脉冲电源制造技术

本申请涉及一种脉冲电源。所述脉冲电源包括阻感、主开关、第一储能元件和第二储能元件；其中，该阻感、该主开关和该第一储能元件与外部的初级电源，在该主开关导通时形成第一储能回路，以通过该第一储能回路向该第一储能元件充电；该阻感、该第二储能元件和该主开关与外部的初级电源可形成开关关断回路，以通过该开关关断回路向该主开关注入反向电流，该反向电流用于辅助该主开关关断；在该主开关关断后，该第一储能元件与外部的负载形成供电回路，以向该负载供电。该脉冲电源能够保证主开关正常运行并在电流关断可以承受巨大电压尖峰。运行并在电流关断可以承受巨大电压尖峰。运行并在电流关断可以承受巨大电压尖峰。

【技术实现步骤摘要】
脉冲电源


[0001]本申请涉及电能与电力
，特别是涉及一种脉冲电源。

技术介绍

[0002]脉冲电源是电磁发射器系统正常运行的重要部分，其中，电感型脉冲电源是应用前景很广的一类脉冲电源，Meat Grinder电路拓扑是电感型脉冲电源中的常见拓扑，其主开关需具备关断感性大电流以及电流关断后承受巨大电压尖峰的能力。目前，可通过配置预充电的电容的方式使得主开关具备关断感性大电流的能力。但是，主开关在电流关断后承受巨大电压尖峰的问题仍需解决。
[0003]传统技术中，通常为主开关配置阻容吸收电路，通过阻容吸收电路的电荷储存能力限制电压，从而使得主开关在电流关断可以承受巨大电压尖峰。
[0004]然而，阻容吸收电路容易导致脉冲电源所连接的初级电源和辅助电容电压震荡，从而造成更严重的电路运行问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保证主开关正常运行并在电流关断可以承受巨大电压尖峰的脉冲电源。
[0006]一种脉冲电源。该脉冲电源包括阻感、主开关、第一储能元件和第二储能元件；其中，该阻感、该主开关和该第一储能元件与外部的初级电源，在该主开关导通时形成第一储能回路，以通过该第一储能回路向该第一储能元件充电；该阻感、该第二储能元件和该主开关与外部的初级电源可形成开关关断回路，以通过该开关关断回路向该主开关注入反向电流，该反向电流用于辅助该主开关关断；在该主开关关断后，该第一储能元件与外部的负载形成供电回路，以向该负载供电。
[0007]在其中一个实施例中，该第一储能元件包括第一储能电感和第二储能电感。
[0008]在其中一个实施例中，该主开关为可控半导体开关；该主开关的阳极与该阻感的一端连接，该阻感的另一端用于与该初级电源的正极连接，该主开关的阴极与该第一储能电感的一端连接，该第一储能电感的另一端与该第二储能电感的一端连接，该第二储能电感的另一端用于与该初级电源的负极连接。
[0009]在其中一个实施例中，该脉冲电源还包括二极管；该二极管的阴极与该第二储能电感的一端连接，该二极管的阳极用于与该负载的一端连接，该第二储能电感的另一端用于与该负载的另一端连接。
[0010]在其中一个实施例中，该脉冲电源还包括第一开关，在该第一开关导通的情况下，该阻感、该第二储能元件和该主开关与该初级电源形成该开关关断回路。
[0011]在其中一个实施例中，该第一开关为可控半导体开关；该第一开关的阴极与该主开关的阴极连接，该第一开关的阳极与该第二储能元件的一端连接，该第二储能元件的另一端用于与该初级电源的负极连接。
[0012]在其中一个实施例中，在该第一开关导通的情况下，该第二储能元件、该第一开关、该第一储能电感和该第二储能电感形成第二储能回路，以由该第二储能元件向该第一储能电感和该第二储能电感充电。
[0013]在其中一个实施例中，该脉冲电源还包括第二开关；在该第二开关导通的情况下，该第二储能元件、该第二开关、该第一储能电感、该二极管以及外部的该负载形成第三储能回路，以由该第二储能元件向该负载充电。
[0014]在其中一个实施例中，该第二开关为可控半导体开关；该第二开关的阴极与该第二储能元件的一端连接，该第二开关的阳极与该第一储能电感的一端连接，该第二储能元件的另一端用于与该负载的另一端连接。
[0015]在其中一个实施例中，该第二储能元件为预充电的电容。
[0016]上述脉冲电源，通过阻感、第二储能元件与主开关可形成开关关断回路，并通过开关关断回路向主开关注入反向电流，以用该反向电流辅助主开关关断。当主开关被注入反向电流关断后，在反向电流恢复的过程中，由于阻感的存在，电流变化率受到限制，使得根据反向电流变化率所确定的反向电压的值变小，从而限制了反向电压的电压尖峰的值，使得主开关可以在断开后承受反向电压的电压尖峰，并保证脉冲电源的正常运行。
附图说明
[0017]图1为一个实施例中提供的一种脉冲电源的结构示意图；
[0018]图2为一个实施例中提供的第一种脉冲电源电路拓扑图；
[0019]图3为一个实施例中提供的第二种脉冲电源电路拓扑图；
[0020]图4为一个实施例中提供的第三种脉冲电源的电路拓扑图；
[0021]图5为一个实施例中提供的第四种脉冲电源电路拓扑图；
[0022]图6为一个实施例中提供的一种电感型脉冲电源电路拓扑图；
[0023]图7为一个实施例中提供的第二种电感型脉冲电源的电路拓扑图。
具体实施方式
[0024]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0025]电磁发射器的构成除轨道炮负载外，最重要的部分就是高功率脉冲电源。脉冲电源通常主要分为电容型脉冲电源、电感型脉冲电源以及旋转机械型脉冲电源等几种类型。其中，电容型脉冲电源是当今最为成熟、使用最多的电源技术。旋转机械型脉冲电源，也称为惯性储能型脉冲电源，能量密度较高，是目前实现电源小型化的重要途径，但由于技术复杂，目前还难以投入实际应用。电感型脉冲电源相比于电容型电源储能密度更高，相比于旋转机械储能具有控制简单、功率密度高、容易冷却等优势，具有很好的应用前景，成为国内外学者研究的重点。
[0026]由于电磁发射应用场景多对机动性有较高要求，脉冲电源的体积应尽可能小，因此，能量密度成为脉冲电源的最重要技术指标之一。对于电容型脉冲电源、电感型脉冲电源以及旋转机械型脉冲电源，能量密度的大小关系为：旋转机械型脉冲电源>电感型脉冲电源
>电容型脉冲电源，而结构复杂度的排序也是如此。可见，电感型脉冲电源是将来脉冲电源的重要发展方向，因此，进一步增大电感型脉冲电源的储能密度和实用性是非常关键的。
[0027]Meat Grinder类电路是电感型脉冲电源的基本拓扑之一。Meat Grinder类电路虽能实现基础的电流倍增功能，但是主开关S需要具备关断感性大电流的能力，且电流关断后主开关两端还会承受巨大的电压。当前的半导体开关很难以较低的成本胜任此功能。因此，围绕主开关的换流特性，国内外研究者设计了一系列的新拓扑，其增强换流特性的思路都是配置一个预充电的电容，待到主开关需要关断时，为其注入反向电流将其关断。
[0028]由于在换流能力方面的突出表现，上述研究涉及的新的拓扑已经成为电感型脉冲电源的最成熟拓扑之一。然而，注入反向电流的方法仅仅解决了感性大电流关断问题，在电流关断之后，开关两侧仍会承受较大电压尖峰。在电感型脉冲源设计、测试与实际运行时，该电压尖峰容易造成半导体开关的损坏，这是电感型脉冲源最主要的故障来源。
[0029]为解决电感型脉冲源感性大电流关断后主开关两端的电压尖峰问题，需要为主开关配置相应的保护电路。当前常见的电压保护电路为阻容吸收电路。阻容吸收电路凭借电容的电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电源，其特征在于，所述脉冲电源包括阻感、主开关、第一储能元件和第二储能元件；其中，所述阻感、所述主开关和所述第一储能元件与外部的初级电源，在所述主开关导通时形成第一储能回路，以通过所述第一储能回路向所述第一储能元件充电；所述阻感、所述第二储能元件和所述主开关与外部的所述初级电源可形成开关关断回路，以通过所述开关关断回路向所述主开关注入反向电流，所述反向电流用于辅助所述主开关关断；在所述主开关关断后，所述第一储能元件与外部的负载形成供电回路，以向所述负载供电。2.根据权利要求1所述的脉冲电源，其特征在于，所述第一储能元件包括第一储能电感和第二储能电感。3.根据权利要求2所述的脉冲电源，其特征在于，所述主开关为可控半导体开关；所述主开关的阳极与所述阻感的一端连接，所述阻感的另一端用于与所述初级电源的正极连接，所述主开关的阴极与所述第一储能电感的一端连接，所述第一储能电感的另一端与所述第二储能电感的一端连接，所述第二储能电感的另一端用于与所述初级电源的负极连接。4.根据权利要求3所述的脉冲电源，其特征在于，所述脉冲电源还包括二极管；所述二极管的阴极与所述第二储能电感的一端连接，所述二极管的阳极用于与所述负载的一端连接，所述第二储能电感的另一端用于与所述负载的另一端连接。5.根据权利要求4所述的脉冲电源，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何红庄，
申请(专利权)人：浙江元核科技有限公司，
类型：发明
国别省市：