[实用新型]基于Buck电路级联的多电平校正磁铁电源

说明书

本实用新型提供一种基于Buck电路级联的多电平校正磁铁电源，包括：功率转换单元，包括顺次连接的开关电源模块、Buck电路模块、以及H桥，用于将外接电网电压转换为直流电压信号；滤波电路单元，与所述功率转换单元相连，用于滤除所述功率转换单元输出的直流电压信号中存在的高频纹波后输入负载；以及数字控制器，一端与所述滤波电路单元相连，用于对所述直流电压信号进行采样，另一端连接所述功率转换单元，用于产生PWM信号驱动所述Buck电路模块，进而实时对所述直流电压信号进行调整。

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种基于Buck电路级联的多电平校正磁铁电源。

背景技术

在电子储存环中，校正磁铁电源是用于实时校正束流位置的重要部件。因其同时要求具有快速响应速度与较高的稳定度，给科研人员带来了挑战。H桥因其功率可双向流动，可迅速回收负载功率被广泛应用于校正磁铁电源。为保证其快速响应性，直流侧需要加载较高的电压，从而导致输出纹波增大，进而影响系统的稳定度；反之为保证系统的稳定度，则势必需要增加滤波器参数，而影响了电源的快速响应性。

目前多电平策略是解决响应速度和稳定性的好方法，采用级联H桥电路，在电路不同状态下通过切换工作模式兼顾了系统响应速度与稳定性，但是这种方式通过多组H桥电路级联使得电源的复杂程度大大增加，使用的开关器件的数目也更多。另外采用宽禁带器件提高开关频率，减小滤波器参数，也可以提高系统响应速度与稳定性，但这种方式依赖于器件特性。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供了一种基于Buck电路级联的多电平校正磁铁电源，以缓解现有技术中通过多组H桥电路级联使得电源的复杂程度大大增加，使用的开关器件的数目也更多，以及对宽禁带器件特性有依赖等技术问题。

(二)技术方案

本实用新型提供一种基于Buck电路级联的多电平校正磁铁电源，包括：

功率转换单元，包括顺次连接的开关电源模块、Buck电路模块、以及H桥，用于将外接电网电压转换为直流电压信号；

滤波电路单元，与所述功率转换单元相连，用于滤除所述功率转换单元输出的直流电压信号中存在的高频纹波后输入负载；以及

数字控制器，一端与所述滤波电路单元相连，用于对所述直流电压信号进行采样，另一端连接所述功率转换单元，用于产生PWM信号驱动所述Buck电路模块，进而实时对所述直流电压信号进行调整。

在本实用新型实施例中，所述开关电源模块包括N个开关电源，N≥2。

在本实用新型实施例中，所述Buck电路模块包括N个Buck电路，该N个Buck电路相互串联，并分别独立连接使用所述的N个开关电源。

在本实用新型实施例中，所述N个Buck电路相互串联后的输出连接至所述H桥。

在本实用新型实施例中，所述H桥包括多个开关器件；所述多个开关器件用于根据负载需求进行电流方向的切换，不需要工作在高频开关状态。

在本实用新型实施例中，所述数字控制器包括FPGA核心控制芯片、电流采样芯片、以及电流传感器。

在本实用新型实施例中，N个串联的所述Buck电路采用载波移相的方式进行调制。

在本实用新型实施例中，进行调制时，所述N个Buck电路中的开关器件的驱动信号的相位分别移位(360°/N)°。

在本实用新型实施例中，所述功率转换模块中的开关器件为碳化硅MOSFET。

在本实用新型实施例中，所述采样为闭环采样。

(三)有益效果