一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路及控制方法技术

本申请的实施例公开一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路及控制方法，属于脉冲负载电源技术领域；该解耦电路在原有单个双向变换器的基础上增加切换单元和全桥变换器，而切换单元包括第一开关单元和第二开关单元，使得可以通过改变第一开关单元、第二开关单元以及双向变换器内开关管的工作状态，将解耦拓扑切换为在三种不同频段下的高效且稳定的三种拓扑结构，使得该解耦电路在包括三个频段的较宽频段范围内均能高效且稳定的实现脉冲负载的功率解耦。解耦。解耦。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路及控制方法


[0001]本申请涉及脉冲负载电源
，尤其涉及专利技术名称一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路及控制方法。

技术介绍

[0002]在脉冲负载接入供电系统后，由于其快速、周期性变化的脉冲功率，将会导致供电系统的母线电压波动，影响供电系统的稳定性，降低供电系统输出的电能质量。通常可通过在脉冲负载两端并联双向变换器来平衡电源输出的平均功率与脉冲负载所需的脉冲功率，抑制供电电源母线电压的波动，提高供电系统在脉冲负载工作时的稳定性。
[0003]现有技术中，采用直接在脉冲负载两端并联双向变换器的脉冲功率解耦拓扑或两级式脉冲功率解耦拓扑，但是，针对不同的频段范围，其各有弊端，因此，目前亟需一种能在较宽频段高效且稳定实现解耦的电路结构。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路及控制方法，旨在提供一种能在较宽频段高效且稳定实现解耦的电路结构。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路，包括：输出电容C
o
，所述输出电容C
o
与脉冲负载并联，所述输出电容C
o
用于在所述脉冲负载工作在第一预设频段时为所述脉冲负载解耦；双向变换器，所述双向变换器的一端与所述输出电容C
o
并联；所述双向变换器用于在所述脉冲负载工作在第二预设频段时为所述脉冲负载解耦；储能电容C
s
，所述储能电容C
sr/>与所述双向变换器的另一端并联；切换单元，包括第一开关单元和第二开关单元；全桥变换器，所述全桥变换器的输入端与供电电源连接，所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容C
s
一端连接；所述全桥变换器输出端的负极与储能电容C
s
另一端连接；所述全桥变换器用于在所述脉冲负载工作在第三预设频段时，与所述双向变换器构成为所述脉冲负载解耦的两级式解耦拓扑；其中，所述第一预设频段的频率大于所述第三预设频段的频率，所述第三预设频段的频率大于所述第二预设频段的频率。
[0006]可选地，所述双向变换器为双向Buck
‑
Boost变换器。
[0007]可选地，所述双向变换器为四开关双向Buck
‑
Boost变换器，所述四开关双向Buck
‑
Boost变换器包括第一电感L
b
、连接在所述第一电感L
b
一端的第一开关管S1和第二开关管S2以及连接在所述第一电感L
b
另一端的第三开关管S3和第四开关管S4，所述输出电容C
o
的两端分别与所述第三开关管S3和所述第四开关管S4连接；所述储能电容C
s
的两端分别与所述第一开关管S1和所述第二开关管S2连接。
[0008]可选地，所述第一开关单元包括串联的第五开关管S5和第二电感L
f1
，所述第二开关单元包括串联的第十开关管S
10
和第二电感L
f2
。
[0009]可选地，所述第一预设频段为700
‑
1000Hz，所述第二预设频段为1
‑
299Hz，所述第三预设频段为300
‑
699Hz。
[0010]此外，为实现上述目的，本申请还提供一种脉冲负载解耦电路的控制方法，所述解耦电路包括输出电容C
o
、双向变换器、储能电容C
s
、全桥变换器和切换单元，所述输出电容C
o
与脉冲负载并联，所述双向变换器的一端与所述输出电容C
o
并联，所述储能电容C
s
与所述双向变换器的另一端并联，所述切换单元包括第一开关单元和第二开关单元，所述全桥变换器的输入端与供电电源连接，所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容C
s
一端连接；所述全桥变换器输出端的负极与储能电容C
s
另一端连接；所述方法包括：获取所述脉冲负载的工作频段；若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使输出电容C
o
为所述脉冲负载解耦；若所述脉冲负载工作在第二预设频段，则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使所述双向变换器为所述脉冲负载解耦；若所述脉冲负载工作在第三预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
断开，以使所述全桥变换器与所述双向变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。
[0011]可选地，所述双向变换器为双向Buck
‑
Boost变换器；若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使输出电容C
o
为所述脉冲负载解耦的步骤，包括：若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck
‑
Boost变换器中的所有开关管断开，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使输出电容C
o
为所述脉冲负载解耦；所述若所述脉冲负载工作在第二预设频段，则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使所述双向变换器为所述脉冲负载解耦的步骤，包括：若所述脉冲负载工作在第二预设频段，则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向Buck
‑
Boost变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使所述双向Buck
‑
Boost变换器为所述脉冲负载解耦；所述若所述脉冲负载工作在第三预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
断开，以使所述全桥变换器与所述双向变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦的步骤，包括：若所述脉冲负载工作在第三预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向
Buck
‑
Boost变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
断开，以使所述全桥变换器与所述双向Buck
‑
Boost变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。
[0012]可选地，所述双向变换器为四开关双向Buck
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路，其特征在于，包括：输出电容C
o
，所述输出电容C
o
与脉冲负载并联，所述输出电容C
o
用于在所述脉冲负载工作在第一预设频段时为所述脉冲负载解耦；双向变换器，所述双向变换器的一端与所述输出电容C
o
并联；所述双向变换器用于在所述脉冲负载工作在第二预设频段时为所述脉冲负载解耦；储能电容C
s
，所述储能电容C
s
与所述双向变换器的另一端并联；切换单元，包括第一开关单元和第二开关单元；全桥变换器，所述全桥变换器的输入端与供电电源连接，所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容C
s
一端连接；所述全桥变换器输出端的负极与储能电容C
s
另一端连接；所述全桥变换器用于在所述脉冲负载工作在第三预设频段时，与所述双向变换器构成为所述脉冲负载解耦的两级式解耦拓扑；其中，所述第一预设频段的频率大于所述第三预设频段的频率，所述第三预设频段的频率大于所述第二预设频段的频率。2.如权利要求1所述的解耦电路，其特征在于，所述双向变换器为双向Buck
‑
Boost变换器。3.如权利要求2所述的解耦电路，其特征在于，所述双向变换器为四开关双向Buck
‑
Boost变换器，所述四开关双向Buck
‑
Boost变换器包括第一电感L
b
、连接在所述第一电感L
b
一端的第一开关管S1和第二开关管S2以及连接在所述第一电感L
b
另一端的第三开关管S3和第四开关管S4，所述输出电容C
o
的两端分别与所述第三开关管S3和所述第四开关管S4连接；所述储能电容C
s
的两端分别与所述第一开关管S1和所述第二开关管S2连接。4.如权利要求1所述的解耦电路，其特征在于，所述第一开关单元包括串联的第五开关管S5和第二电感L
f1
，所述第二开关单元包括串联的第十开关管S
10
和第二电感L
f2
。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的解耦电路，其特征在于，所述第一预设频段为700
‑
1000Hz，所述第二预设频段为1
‑
299Hz，所述第三预设频段为300
‑
699Hz。6.一种脉冲负载解耦电路的控制方法，其特征在于，所述解耦电路包括输出电容C
o
、双向变换器、储能电容C
s
、全桥变换器和切换单元，所述输出电容C
o
与脉冲负载并联，所述双向变换器的一端与所述输出电容C
o
并联，所述储能电容C
s
与所述双向变换器的另一端并联，所述切换单元包括第一开关单元和第二开关单元，所述全桥变换器的输入端与供电电源连接，所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容C
s
一端连接；所述全桥变换器输出端的负极与储能电容C
s
另一端连接；所述方法包括：获取所述脉冲负载的工作频段；若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使输出电容C
o
为所述脉冲负载解耦；若所述脉冲负载工作在第二预设频段，则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使所述双向变换器为所述
脉冲负载解耦；若所述脉冲负载工作在第三预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管工作，以及控制所述第十开关管S
10
断开，以使所述全桥变换器与所述双向变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述双向变换器为双向Buck
‑
Boost变换器；若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开，以及控制所述第十开关管S
10
导通，以使输出电容C
o
为所述脉冲负载解耦的步骤，包括：若所述脉冲负载工作在第一预设频段，则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck
‑
Boost变换器中的所有开关管断...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，王昊，陈曦，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：