[发明专利]用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路及其工作方法

说明书

本发明属于脉冲功率系统技术领域，公开了一种用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路及其工作方法。本发明中的充电、回收及控制电路电路包括充电电路、能量回收电路、控制电路及加速器电路；充电电路包括第一充电模块及第二充电模块；控制电路包括控制器、驱动电路及电压采样电路。本发明中的工作方法包括：首先控制器获取来自上位机的预设参数并存储，并获取来自上位机的单次充电指令、重频运行指令或停止触发指令后完成单次充电操作、重频运行操作或停机操作。本发明解决了现有技术方案中充电模块输出过压、回收电路损耗增加和充电电压精度降低等问题，提高了脉冲功率系统的稳定性和可靠性，电路结构和控制方法简单，适于推广使用。

技术领域

本发明属于脉冲功率系统应用技术领域，具体涉及一种用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路及其工作方法。

背景技术

在高功率微波驱动源和电磁轨道炮等电容储能型脉冲功率系统中，脉冲负载通常表现为感性，在脉冲放电结束后，脉冲负载的寄生电感通过续流过程逐渐将电感中剩余的能量转移到负载电容中，并将负载电容电压极性反转。

为了提高脉冲功率系统的电能效率，在大电流充电系统中通常采用加入回收电路的方法将负压形式的能量转换为需要的正压形式。根据回收电感在充电回路中的位置，现有回收电路分为旁路型和串连型，其中旁路型结构中通过关断串接在充电回路中的开关以避免负压对充电电源的损坏，而串连型则通过在充电回路并接旁路二极管的形式禁止负压进入充电电源；当充电期间出现了类似于主开关误导通的放电时，由于不依赖于控保电路的响应速度，因而串接型相比旁路型回收电路更有利于保护充电电源的安全。

然而，现有的基于高频谐振电路的恒流充电电源与串连型回收电路结合使用时，由于恒流充电电路的输出电流在启动和关闭时是突变的(在0和I0之间突变)，因而会引起回收电感和第一辅助电容的谐振，谐振过程中，回收电感L的电流峰值为I0的2倍，由于回收电路的等效电阻较小，为欠阻尼状态，因而振荡会持续整个充电过程；在充电结束后，充电电路的输出电流由I0降为0，但回收电感L的续流过程会将回收电感能量和部分辅助电容能量转移到负载电容中，从而负载电容的电压在充电结束后会继续升高；但是由于振荡的原因，充电结束时刻的回收电感的电流幅值并不确定，从而导致充电精度较差；另外，回收电路的振荡使得回收电感L的电流有效值系数增加，对应着回收电路的通态损耗增加50％，加之振荡频率较高，会引起一定的高频损耗，使得回收电路的整体损耗增加更多。

发明内容

为了解决现有技术方案存在的上述问题，本发明目的在于提供一种提高脉冲功率系统的稳定性及可靠性、降低了损耗、简单实用的用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路及其工作方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于脉冲功率系统的充电、回收及控制电路，包括能量回收电路、充电电路、控制电路及加速器电路；所述的充电电路通过第一连接点P1、第二连接点P2及第三连接点P3与能量回收电路电连接；所述的第一连接点P1及第二连接点P2均电连接充电电路的输出正极；所述的能量回收电路通过第四连接点P4及第五连接点P5与加速器电路电连接。

所述的充电电路包括第一充电模块M1及第二充电模块M2；所述的第一充电模块M1的输出正极电连接第一连接点P1，其输出负极电连接第三连接点P3；所述的第二充电模块M2的输出正极电连接第二连接点P2，其输出负极电连接第三连接点P3。

所述的控制电路包括控制器，还包括分别与控制器电连接的驱动电路和电压采样电路；所述的控制器通过驱动电路分别与充电电路中的第一充电模块M1的受控端、第二充电模块M2的受控端、能量回收电路及加速器电路电连接；所述的控制器通过电压采样电路与回收电路的输出端口相连接；所述的电压采样电路的正极端子电连接第四连接点P4，其负极端子电连接第五连接点P5。