【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电源电路，具体涉及一种脉冲激光电源系统。
技术介绍
1、随着大型激光装置在科学领域和工业领域不断的发展和应用，对激光装置的工作性能和能量输出都提出了更高的要求。大型激光装置一般采用高功率脉冲氙灯作为激光器的泵浦源，脉冲氙灯具有负载能力强、泵浦效率高、激光光束质量好、寿命长等特点。
2、用于大型激光装置的脉冲氙灯具有内部气压高、尺寸大、长度高、触发电压高等特性。脉冲氙灯需要通过高电压触发导通后再通过脉冲大电流放电才能产生强光，因此脉冲氙灯的发光过程中需要一个能够提供高压大功率输出的脉冲激光电源。脉冲激光电源一般采用在较长的一段时间为储能单元充电储能，并在极短的时间内对储能单元放电，脉冲氙灯通过瞬间放电，产生瞬时、极强的光输出。
3、在脉冲激光电源中，采用开关对储能单元的能量进行放电输出，因此开关的可靠性是影响脉冲激光电源的可靠性的重要因素之一。目前常使用的开关器件有气体开关、引燃管、真空触发开关、大功率固体半导体开关等。而大功率固体半导体开关由于其寿命长、重复频率高、导通关断速度快、体积小、可靠性高、维护方便、触发电路简单、经济性好等优点。因此，越来越多的脉冲激光电源使用大功率固体半导体开关作为开关器件。
4、大功率固体半导体开关一般采用大功率可控硅晶闸管器件，然而目前单片的半导体可控硅晶闸管阀片通流能力、耐受电压有限，无法承受高电压、大电流的工作条件。因此，半导体可控硅晶闸管应用在大功率脉冲激光电源时，通常需要将多个晶闸管单体阀片串、并联使用。
5、在将半导体可控硅晶
6、但是，在使用现有技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
7、在工作过程中，受可控硅晶闸管器件特性的影响，每一个可控硅晶闸管两端所获得的分压有一定的区别，存在某一个可控硅晶闸管两端电压过高而损坏的风险。
8、目前的可控硅晶闸管最大尺寸为6英寸，最大通流峰值为330ka，当脉冲激光电源输出电流峰值超过330ka时，必须采用两组半导体可控硅晶闸管开关组件并联使用。但这样存在重大的技术风险，具体地，如果只有一路固体半导体可控硅晶闸管开关组件导通，或者两路固体半导体可控硅晶闸管开关组件存在明显导通延时，那么脉冲激光电源的输出就达不到输出要求，且可能带来固体半导体可控硅晶闸管开关阀片损坏的风险。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本专利技术提供了一种脉冲激光电源系统，旨在解决现有技术中半导体可控硅晶闸管开关导通过程中因过压和过流引起的可控硅晶闸管阀片损坏的风险的问题，以提高半导体可控硅晶闸管在脉冲激光电源应用中的可靠性，从而提高脉冲激光电源的可靠性和经济性。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种脉冲激光电源系统，包括控制单元、主充电单元、主储能单元组、主放电开关、耦合均流电感和调波电感，所述主放电开关分为第一主放电开关和第二主放电开关，所述主储能单元组分为第一主储能单元组和第二主储能单元组；所述控制单元通过光纤与所述主充电单元的通讯接口连接；所述主充电单元的两路高压输出端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主充电单元的低压端单点接地，所述第一主储能单元组的高压端还与所述第一主放电开关的阳极连接，所述第二主储能单元组的高压端还与所述第二主放电开关的阳极连接，所述第一主储能单元组的低压端和所述第二主储能单元组的低压端均接地；所述第一主放电开关的阴极和所述第二主放电开关的阴极均通过所述耦合均流电感与所述调波电感的一端连接，所述调波电感的另一端作为所述脉冲激光电源系统的输出端；所述控制单元还通过光纤与所述第一主放电开关和第二主放电开关的触发输入接口连接。
4、本专利技术通过耦合均流电感的均流作用，对流过第一主放电开关和第二主放电开关的两路电流进行限制，保证流过两个主放电开关的电流相同，避免因其中一路电流过大而损坏该回路的主放电开关，同时通过耦合均流电感的作用，加快主放电开关的导通时间，提高两个主放电开关的导通时间一致性，从而提高了脉冲激光电源输出能量一致性。此外，本专利技术中的主充电单元采用双回路输出设计，减少了主充电单元工作过程中单回路器件所承受的电压应力，利于提高各器件的工作寿命，从而提高了主充电单元的可靠性，且在主充电单元一个回路发生故障时，使用另一个正常回路降额给主储能单元充电，从而使脉冲激光电源可以在故障情况下降额运行，更具备经济性。
5、在一个可能的设计中，所述第一主储能单元组和所述第二主储能单元组中均包括多个主储能单元；所述主储能单元包括主电容器和保护电感，所述主电容器的负极作为所述主储能单元的低压端接地，所述主电容器的正极与所述保护电感的输入端连接，所述保护电感的输出端作为所述主储能单元的高压端。
6、在一个可能的设计中，所述脉冲激光电源系统还包括主泄能单元；所述主泄能单元的两组输入端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主泄能单元的输出端接地；所述控制单元通过光纤与所述主泄能单元连接。
7、在一个可能的设计中，所述主泄能单元包括串联连接的主泄能电阻堆和主泄能继电器，所述主泄能电阻堆的一端作为所述主泄能单元的输入端，所述主泄能电阻堆的另一端与所述主泄能继电器中开关的一端电连接，所述主泄能继电器中开关的另一端作为所述主泄能单元的输出端接地。
8、在一个可能的设计中，所述脉冲激光电源系统还包括预充电单元、预储能单元和预放电开关；所述控制单元通过光纤与所述预充电单元的通讯接口连接；所述预充电单元的高压输出端与所述预储能单元的高压端连接，所述预充电单元的低压端单点接地；所述预储能单元的高压端与所述预放电开关的阳极连接，所述预储能单元的低压端接地，所述预放电开关的阴极与所述调波电感连接；所述控制单元还通过光纤与所述预放电开关的触发输入接口连接。
9、在一个可能的设计中，所述第一主放电开关、所述第二主放电开关和所述预放电开关均采用半导体可控硅晶闸管放电开关。
10、在一个可能的设计中，所述预储能单元包括预电容器和预电离电感，所述预电容器的负极作为所述预储能单元的低压端接地，所述预电容器的正极与所述预电离电感的输入端连接，所述预电离电感的输出端作为所述预储能单元的高压端。
11、在一个可能的设计中，所述脉冲激光电源系统还包括预泄能单元；所述预泄能单元的输入端与所述预储能单元的高压端连接，所述预泄能单元的输出端接地；所述控制单元通过光纤与所述预泄能单元连接。
12、在一个可能的设计中，所述脉冲激光电源系统还包括诊断单元和ct线圈；所述控制单元通过光纤与所述诊断单元的通讯接口连接，所述ct线圈套设在所述调波电感的另一端连接的放电线缆上，以将感应到的放电电流信号传输至所述诊断单元。
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【技术保护点】
1.一种脉冲激光电源系统，其特征在于：包括控制单元、主充电单元、主储能单元组、主放电开关、耦合均流电感和调波电感，所述主放电开关分为第一主放电开关和第二主放电开关，所述主储能单元组分为第一主储能单元组和第二主储能单元组；所述控制单元通过光纤与所述主充电单元的通讯接口连接；所述主充电单元的两路高压输出端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主充电单元的低压端单点接地，所述第一主储能单元组的高压端还与所述第一主放电开关的阳极连接，所述第二主储能单元组的高压端还与所述第二主放电开关的阳极连接，所述第一主储能单元组的低压端和所述第二主储能单元组的低压端均接地；所述第一主放电开关的阴极和所述第二主放电开关的阴极均通过所述耦合均流电感与所述调波电感的一端连接，所述调波电感的另一端作为所述脉冲激光电源系统的输出端；所述控制单元还通过光纤与所述第一主放电开关和第二主放电开关的触发输入接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述第一主储能单元组和所述第二主储能单元组中均包括多个主储能单元；所述主储能单元包括主电容器和保护
3.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述脉冲激光电源系统还包括主泄能单元；所述主泄能单元的两组输入端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主泄能单元的输出端接地；所述控制单元通过光纤与所述主泄能单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述主泄能单元包括串联连接的主泄能电阻堆和主泄能继电器，所述主泄能电阻堆的一端作为所述主泄能单元的输入端，所述主泄能电阻堆的另一端与所述主泄能继电器中开关的一端电连接，所述主泄能继电器中开关的另一端作为所述主泄能单元的输出端接地。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述脉冲激光电源系统还包括预充电单元、预储能单元和预放电开关；所述控制单元通过光纤与所述预充电单元的通讯接口连接；所述预充电单元的高压输出端与所述预储能单元的高压端连接，所述预充电单元的低压端单点接地；所述预储能单元的高压端与所述预放电开关的阳极连接，所述预储能单元的低压端接地，所述预放电开关的阴极与所述调波电感连接；所述控制单元还通过光纤与所述预放电开关的触发输入接口连接。
6.根据权利要求5所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述第一主放电开关、所述第二主放电开关和所述预放电开关均采用半导体可控硅晶闸管放电开关。
7.根据权利要求5所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述预储能单元包括预电容器和预电离电感，所述预电容器的负极作为所述预储能单元的低压端接地，所述预电容器的正极与所述预电离电感的输入端连接，所述预电离电感的输出端作为所述预储能单元的高压端。
8.根据权利要求5所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述脉冲激光电源系统还包括预泄能单元；所述预泄能单元的输入端与所述预储能单元的高压端连接，所述预泄能单元的输出端接地；所述控制单元通过光纤与所述预泄能单元连接。
9.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述脉冲激光电源系统还包括诊断单元和CT线圈；所述控制单元通过光纤与所述诊断单元的通讯接口连接，所述CT线圈套设在所述调波电感的另一端连接的放电线缆上，以将感应到的放电电流信号传输至所述诊断单元。
10.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述第一主储能单元组和第二主储能单元组中的主储能单元的数量相同，均为6个；所述调波电感设置有20个，20个调波电感的输入端均与所述耦合均流电感连接，20个调波电感的输出端作为所述脉冲激光电源系统的20路输出端与同轴放电线缆连接。
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光电源系统，其特征在于：包括控制单元、主充电单元、主储能单元组、主放电开关、耦合均流电感和调波电感，所述主放电开关分为第一主放电开关和第二主放电开关，所述主储能单元组分为第一主储能单元组和第二主储能单元组；所述控制单元通过光纤与所述主充电单元的通讯接口连接；所述主充电单元的两路高压输出端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主充电单元的低压端单点接地，所述第一主储能单元组的高压端还与所述第一主放电开关的阳极连接，所述第二主储能单元组的高压端还与所述第二主放电开关的阳极连接，所述第一主储能单元组的低压端和所述第二主储能单元组的低压端均接地；所述第一主放电开关的阴极和所述第二主放电开关的阴极均通过所述耦合均流电感与所述调波电感的一端连接，所述调波电感的另一端作为所述脉冲激光电源系统的输出端；所述控制单元还通过光纤与所述第一主放电开关和第二主放电开关的触发输入接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述第一主储能单元组和所述第二主储能单元组中均包括多个主储能单元；所述主储能单元包括主电容器和保护电感，所述主电容器的负极作为所述主储能单元的低压端接地，所述主电容器的正极与所述保护电感的输入端连接，所述保护电感的输出端作为所述主储能单元的高压端。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述脉冲激光电源系统还包括主泄能单元；所述主泄能单元的两组输入端分别与所述第一主储能单元组的高压端和所述第二主储能单元组的高压端连接，所述主泄能单元的输出端接地；所述控制单元通过光纤与所述主泄能单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲激光电源系统，其特征在于：所述主泄能单元包括串联连接的主泄能电阻堆和主泄能继电器，所述主泄能电阻堆的一端作为所述主泄能单元的输入端，所述主泄能电阻堆的另一端与所述主泄能继电器中开关的一端电连接，所述主泄能继电器中开关的另一端作为所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，陈果实，
申请(专利权)人：武汉华中华昌能源电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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