[发明专利]适用于脉冲电源磁开关的自动复位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于脉冲电源磁开关的自动复位装置，属于电力电子技术领域，主要应用于高压脉冲电源中。

背景技术

高功率磁压缩脉冲电源是利用磁芯饱和后的线圈感值的迅速变化特性，将储存的高密度能量进行快速的压缩、转换或直接释放给负载,适用于对于脉冲电源脉冲宽度要求较高的场合。

现有技术中的脉冲功率电源磁压缩技术利用电流磁复位方式，使得磁开关达到磁复位效果，但当磁开关脉冲电源使用环境发生变化时，例如变压器匝比，反应器容值的改变，电源能量传输效率可能会发生急剧下降的情形。近年来，由于脉冲电源的应用场合增加，同时对于脉冲电源的能量转换效率要求提高。

发明内容

本发明针对磁压缩脉冲电源中能量传输效率问题，提供一种适用于脉冲电源磁开关的自动复位装置。

本发明另一目的是提供一种适用于脉冲电源磁开关的自动复位方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用于脉冲电源磁开关的磁复位装置，包括脉冲变压器T₀、脉冲发生单元，还包括磁压缩单元和磁复位单元，脉冲发生单元与磁压缩单元通脉冲变压器T₀连接，磁压缩单元与磁复位单元通过磁开关S₀连接。

本发明的进一步设计在于：

所述磁复位单元包括：磁开关S₀的副边、复位开关管Q₂₁，复位电容C_f，放电开关管Q₂₂，放电电感L₂和放电电阻R₂。

脉冲发生器包括：谐振开关管Q₁₁，升压整流单元，箝位二极管D_cl，箝位电阻R_cl，箝位电容C_cl，谐振电容C_c；磁压缩单元包括：高压电容C₀、磁开关S₀的原边和反应器Z₀。

所述脉冲变压器T₀一次侧连接脉冲发生器，二次侧并联磁压缩单元的高压电容C₀，磁开关S₀的原边与反应器Z₀和高压电容C₀依次串联；磁开关S₀的副边与复位开关管Q₂₁，放电开关管Q₂₂，放电电感L₂和放电电阻R₂依次串联，复位电容C_f一端接在复位开关管Q₂₁与放电开关管Q₂₂之间，另一端接在磁开关S₀的副边与放电电阻R₂之间。

还包括采样单元和控制单元，控制单元主要采用DSP(如TMS320F28335PGFA)进行控制，脉冲电流通过采样单元采样后送到控制单元。控制单元设有模数转换单元(如AD7352)。

磁压缩单元和磁复位单元分别设有n组，每组磁压缩单元的磁开关一次侧一端经前一级电容接地，另一端连接下一级电容和下一级磁开关,并经所述下一级电容接地；每一级磁压缩单元分别连接一组独立磁复位单元。增加的每级磁压缩单元都需要采样前一级和本级磁开关电流进行比较并形成反馈信号控制每一级磁复位单元，控制方式和实例1相同。

基于上述磁复位装置的脉冲电源磁开关的磁复位方法，包括以下步骤：

1)初始化参数：复位电容电压U_Cf，开关管Q₂₁的导通时间T₂₁，ΔT_max，U_Cfmax各参数，其中U_Cf,T₂₁初始值可根据脉冲电源磁开关参数确定，ΔT_max根据脉冲电源谐振周期确定，U_Cfmax可根据实际复位电容耐压值确定。

2)采样电路检测变压器二次侧电流i_a和磁开关电流i_b，经比较单元转化为电平信号T_ia、T_ib；