[发明专利]脉冲电源电路

说明书

本申请揭示了一种脉冲电源电路，包括电磁轨道发射器、线圈发射器和至少一个脉冲电源模块，每个脉冲电源模块包括电容器、二极管、第一控制开关、第二控制开关和电感器，电容器与二极管并联，第一控制开关、电感器和电磁轨道发射器依次串联形成第一供电支路，第二控制开关和线圈发射器中的一级电磁线圈绕组串联形成第二供电支路，第一供电支路和第二供电支路并联，电容器向导通的第一供电支路或第二供电支路供电；各个脉冲电源模块一对一依次连接线圈发射器中的各级电磁线圈绕组，或，至少两个脉冲电源模块多对一依次连接线圈发射器中的一级电磁线圈绕组。本申请达到了电源结构简单、体积小巧、成本低廉、控制灵活、可扩展性强等优点。

技术领域

本发明属于电路设计技术领域，涉及一种脉冲电源电路。

背景技术

电磁轨道发射是电磁发射方式中的一个重要分支，它是由采用脉冲功率技术的高功率脉冲电源、发射轨道和滑动导电部件——电枢构成导电回路，通过电场与磁场相互作用产生洛伦兹力加速电枢以推动弹丸达到超高速发射的装置。电磁线圈发射是采用脉冲或交变电流产生磁行波来驱动带有导电线圈的弹丸或纯磁性材料电枢的发射装置。它利用驱动线圈和电枢的磁耦合机制工作，本质上是一台直线电动机。线圈弹射装置一般包含两种线圈机构：一种是固定的定子，起驱动作用，称作驱动线圈，也称炮管线圈；另一种是被驱动的电枢，其内可装有弹丸或对弹丸进行推进。

电磁发射工作过程中最高功率可达GW级，发射过程需要大约数个ms。常规电源无法支撑这样的瞬态功率需求，需采用脉冲功率电源。脉冲电源按储能方式可分为电容器储存静电能、电感储存磁能、以及电机储存惯性能。随着研究深入，电容器储能型脉冲电源成为当前的主流方案，同时也被视为未来工程应用的主要方案。在上述两种发射方式中，轨道发射一般由多个储能规模相同的电源模块根据设定好的时间间隔对轨道依次放电，为发射提供所需的电能。线圈发射器一般由多个独立的线圈绕组组成，每级线圈绕组连接一个或多个储能规模相同的电源模块，电源模块同样根据设定好的时间间隔对逐个绕组放电，达到加速效果。电磁轨道发射回路中一般需串联数十μH量级的脉冲电感器，以保护晶闸管开关不因瞬间过高的电流变化而造成损坏并保持电流一定的脉宽，为续流支路提供能量。在电磁线圈发射电路，由于线圈绕组电感一般为数百mH量级，模块电流峰值较轨道发射电流峰值低，回路中无需额外增加脉冲电感器，但为保护电容器寿命避免反向充电以及反向电流抑制加速受力，也需对电容器器并联二极管。针对两种发射方式不同发射器结构、发射指标需求、可通过对电容器器充电电压数值的变化来调节放电电流数值。

在实际应用中，由于电磁轨道发射器和电磁线圈发射器均因为自身的结构复杂，需分别使用一套脉冲电源，造成电源系统体积庞大、造价高昂、控制复杂等问题。

发明内容

为了解决相关技术电磁轨道发射和电磁线圈发射需分别使用两套脉冲电源，造成电源系统体积庞大、造价高昂、控制复杂等问题，本申请提供了一种脉冲电源电路，其可以让电磁轨道与线圈发射共用电容器，电源具有结构简单、体积小巧、成本低廉、控制灵活、可扩展性强等优点。

本申请提供一种脉冲电源电路，该脉冲电源电路包括电磁轨道发射器、线圈发射器和至少一个脉冲电源模块，所述线圈发射器包括多级电磁线圈绕组；每个所述脉冲电源模块包括电容器、二极管、第一控制开关、第二控制开关和电感器，所述电容器与所述二极管并联，所述第一控制开关、所述电感器和电磁轨道发射器依次串联形成所述脉冲电源模块第一供电支路，所述第二控制开关和线圈发射器中的一级电磁线圈绕组串联形成所述脉冲电源模块第二供电支路，所述第一供电支路和所述第二供电支路并联，所述电容器向导通的所述第一供电支路或所述第二供电支路供电；各个脉冲电源模块一对一依次连接线圈发射器中的各级电磁线圈绕组，或，至少两个脉冲电源模块多对一依次连接线圈发射器中的一级电磁线圈绕组。

可选的，在每个所述脉冲电源模块中，所述电容器的正极、所述二极管的负极、所述第一控制开关的输入端、所述第二控制开关的输入端均电性连接，所述电容器的负极和所述二极管的正极电性连接；