一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路及其頂降補(bǔ)償方法
【專利說明】一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路及其頂降補(bǔ)償方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及高壓脈沖電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路及其頂降補(bǔ)償方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]隨著雷達(dá)技術(shù)及加速器技術(shù)的發(fā)展，對長脈寬脈沖高壓電源的需求提出了緊迫的要求，尤其是脈寬大于10ys的長脈寬脈沖調(diào)制器，其實現(xiàn)方案、設(shè)計理念、建造成本等，是國內(nèi)外各研究單位的研究重點。
[0005]傳統(tǒng)的技術(shù)方案如圖1所示是利用帶儲能電容C3的高壓電源加固態(tài)開關(guān)S3來實現(xiàn)長脈寬輸出，一般在電壓達(dá)到百kv、電流達(dá)幾十A的應(yīng)用場合，輸出脈沖頂降約1%時，電容C3儲能達(dá)幾十kj以上，如此大的儲能使系統(tǒng)工作的危險性大大提高;或者只有犧牲脈沖頂降(頂降5%以上)，來達(dá)到系統(tǒng)的連續(xù)運行，其輸出波形見圖1中a所示，具有明顯的脈沖頂降。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的首要目的在于提供一種在實現(xiàn)高平坦度脈沖輸出波形時，使系統(tǒng)的總儲能大大下降，保證了輸出脈沖的指標(biāo)的高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路，包括由N個首尾串聯(lián)的脈沖單元電路組成的脈沖單元電路組，脈沖單元電路組的輸入端與充電電源的電源輸出端相連，脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻Rl的一端相連，輸出高壓電阻Rl的另一端接輸出端子XI，輸出端子X2接在充電電源的電源輸出端和脈沖單元電路組的輸入端之間，輸出端子Xl和輸出端子X2之間接后級負(fù)載，控制器輸出控制信號分別至充電電源以及脈沖單元電路組內(nèi)所有的放電開關(guān)、充電開關(guān)和補(bǔ)償電源。
[0009]所述脈沖單元電路組包括第一脈沖單元電路、第二脈沖單元電路以至第N脈沖單元電路，所述第一脈沖單元電路的輸入端作為脈沖單元電路組的輸入端與第二脈沖單元電路的輸入端相連，第二脈沖單元電路的輸出端與第三脈沖單元電路的輸入端相連，第N-1脈沖單元電路的輸出端與第N脈沖單元電路的輸入端相連，第N脈沖單元電路的輸出端作為脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻Rl的一端相連。
[0010]所述第一脈沖單元電路由儲能電容Cl、高壓隔離電感L1、放電開關(guān)Sn、充電開關(guān)S1-2、補(bǔ)償電源Gl和充電二極管Vl組成，所述第二脈沖單元電路由儲能電容C2、高壓隔離電感L2、放電開關(guān)S2-1、充電開關(guān)S2-2、補(bǔ)償電源G2和充電二極管V2組成，所述第N脈沖單元電路由儲能電容Cn、高壓隔離電感Ln、放電開關(guān)Sn、充電開關(guān)Sm、補(bǔ)償電源Gn和充電二極管Vn組成;所述充電電源的輸出端分別與高壓隔離電感L1、補(bǔ)償電源Gl的一端相連，補(bǔ)償電源Gl依次與儲能電容Cl、放電開關(guān)Sk串聯(lián)，所述高壓隔離電感LI的另一端分別與高壓隔離電感L2、儲能電容Cl、放電開關(guān)Sh相連，放電開關(guān)Sh的另一端與補(bǔ)償電源G2的一端相連，充電開關(guān)Sp2跨接在補(bǔ)償電源Gl的負(fù)極與放電開關(guān)Sm上，充電二極管Vl的陽極與補(bǔ)償電源Gl的正極相連，充電二極管Vl的陰極與補(bǔ)償電源Gl的負(fù)極相連;所述補(bǔ)償電源Gn依次與儲能電容Cn、放電開關(guān)Sw串聯(lián)，所述高壓隔離電感Ln的一端分別與儲能電容Cn、放電開關(guān)Sn-^連，充電開關(guān)Sn-2的一端與補(bǔ)償電源Gn的負(fù)極相連，充電開關(guān)Sn-2的另一端與放電開關(guān)Sn-1相連后與輸出高壓電阻Rl的一端相連。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路的頂降補(bǔ)償方法，該方法包括下列順序的步驟:
(I)首先，控制器控制脈沖單元電路組中所有的充電開關(guān)均為導(dǎo)通狀態(tài)；
(2 )接著，控制器再控制充電電源，通過各個脈沖單元電路的高壓隔離電感、充電開關(guān)和充電二極管，同時對所有的儲能電容充電；
(3)充電到額定值后，控制器再控制所有脈沖單元電路中的充電開關(guān)為關(guān)斷狀態(tài)；
(4)最后控制器控制各脈沖單元電路中放電開關(guān)的導(dǎo)通時序和補(bǔ)償電源的輸出幅度，形成最后的平頂放電脈沖波形；
(5)放電結(jié)束后，控制器控制所有放電開關(guān)都關(guān)斷。
[0012]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果為:第一，由于采用了輸出為三角波的補(bǔ)償電源Gn，實現(xiàn)高平坦度脈沖輸出波形時，系統(tǒng)的總儲能大大下降；第二，由于采用了頂降補(bǔ)償方法，保證了輸出脈沖的指標(biāo);第三，由于采用了數(shù)字化控制器，系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可編程性好。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)的脈沖電源方案圖；
圖2為本發(fā)明的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明頂部補(bǔ)償?shù)墓ぷ鲿r序圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]如圖2所示，一種高壓脈沖電源的頂降補(bǔ)償電路，包括由N個首尾串聯(lián)的脈沖單元電路組成的脈沖單元電路組，脈沖單元電路組的輸入端與充電電源的電源輸出端相連，脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻Rl的一端相連，輸出高壓電阻Rl的另一端接輸出端子XI，輸出端子X2接在充電電源的電源輸出端和脈沖單元電路組的輸入端之間，輸出端子Xl和輸出端子X2之間接后級負(fù)載，控制器輸出控制信號分別至充電電源以及脈沖單元電路組內(nèi)所有的放電開關(guān)、充電開關(guān)和補(bǔ)償電源。
[0017]如圖2所示，所述脈沖單元電路組包括第一脈沖單元電路、第二脈沖單元電路以至第N脈沖單元電路，所述第一脈沖單元電路的輸入端作為脈沖單元電路組的輸入端與第二脈沖單元電路的輸入端相連，第二脈沖單元電路的輸出端與第三脈沖單元電路的輸入端相連，第N-1脈沖單元電路的輸出端與第N脈沖單元電路的輸入端相連，第N脈沖單元電路的輸出端作為脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻Rl的一端相連。
[0018]如圖2所示，所述第一脈沖單元電路由儲能電容Cl、高壓隔離電感L1、放電開關(guān)S1-1、充電開*3^2、補(bǔ)償電源Gl和充電二極管Vl組成，所述第二脈沖單元電路由儲能電容C2、高壓隔離電感L2、放電開關(guān)S^1、充電開關(guān)S2-2、補(bǔ)償電源G2和充電二極管V2組成，所述第N脈沖單元電路由儲能電容Cn、高壓隔離電感Ln、放電開關(guān)Sn、充電開關(guān)Sm、補(bǔ)償電源Gn和充電二極管Vn組成;所述充電電源的輸出端分別與高壓隔離電感L1、補(bǔ)償電源Gl的一端相連，補(bǔ)償電源Gl依次與儲能電容Cl、放電開關(guān)Sm串聯(lián)，所述高壓隔離電感LI的另一端分別與高壓隔離電感L2、儲能電容Cl、放電開關(guān)Sp1相連，放電開關(guān)Sp1的另一端與補(bǔ)償電源G2的一端相連，充電開關(guān)S1-2跨接在補(bǔ)償電源Gl的負(fù)極與放電開關(guān)S1-1上，充電二極管Vl的陽極與補(bǔ)償電源Gl的正極相連，充電二極管Vl的陰極與補(bǔ)償電源Gl的負(fù)極相連;所述補(bǔ)償電源Gn依次與儲能電容Cn、放電開關(guān)Sn-1串聯(lián)，所述高壓隔離電感Ln的一端分別與儲能電容Cn、放電開關(guān)Sn-1相連，充電開關(guān)Sn-2的一端與補(bǔ)償電源Gn的負(fù)極相連，充電開關(guān)Sn-2的另一端與放電開關(guān)Sn-1相連后與輸出高壓電阻Rl的一端相連。
[0019]如圖3所示，在工作時，系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢后，首先，控制器控制脈沖單元電路組中所有的充電開關(guān)均為導(dǎo)通狀態(tài);接著，控制器再控制充電電源，通過各個脈沖單元電路的高壓隔離電感、充電開關(guān)和充電二極管，同時對所有的儲能電容充電；充電到額