[發明專利]脈沖直流電源系統

在審

• 申請號: 201410225235.0
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104038051A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 張敏;陳潔蓮;柳浩;王海軍;趙道德;郭民;陳元初;陶洪亮;周成;蔡宇峰;孫茂;許汝波;田華貴;徐澤連;初蕊
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/156
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及直流電源領域，尤其涉及一種脈沖直流電源系統。

背景技術

隨著我國工業的蓬勃發展，直流電源在工業上應用非常廣泛。

現階段的大功率脈沖直流電源的主要組成是橋式整流電路，該電路所涉及的整流器件一般采用二極管、晶閘管、IGBT等大功率半導體器件。由于這種電路結構比較簡單、成本較低且技術成熟，因此在工業領域內的應用非常廣泛。

由于上述這種大功率脈沖直流電源的設計思路是將長時間工作的直流電源短時開通，因此，在設計上一般會根據電源開通時間的占空比，對元器件、電纜等設備進行一定程度的降級，這樣能夠實現系統要求，也能夠達到減少浪費、降低成本的目的。

雖然現有技術對設備進行了降級，但是由于電氣設計的基本要求，除了某些器件外，其余部分仍然需要按照滿功率的方式來設計，因此設計得到的電源中許多部分仍有較大的裕量。而且，降級使用元器件等設備的這種方式對于直流電源的穩定性、安全性、可改造性等也存在一定的影響。另外，由于這種結構的整流器件包括大量的非線性器件，且存在工作時間短、功率大的特點，會對電網造成較大的沖擊，同時導致嚴重的諧波污染。

因此，如何解決上述問題，設計出一種降低諧波污染、提高系統利用率的脈沖直流電源系統乃業界所致力的課題之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種脈沖直流電源系統，該系統能夠降低諧波污染、提高系統利用率。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種脈沖直流電源系統，包括：隔離變壓器，對高壓進行隔離；直流電源，其包括：耦接于所述隔離變壓器的充電電路，其包括并聯的不可控整流器和第一BUCK電路，所述充電電路通過所述不可控整流器將隔離得到的交流電壓整流為直流電壓，并通過第一BUCK電路對整流后的直流電壓進行調節；以及耦接于所述充電電路的二級電源，其包括并聯的儲能元件和第二BUCK電路，所述儲能元件為超級電容，所述二級電源通過所述第一BUCK電路輸出的直流電流對所述儲能元件進行充電，并通過第二BUCK電路對所述儲能元件釋放的直流電壓進行調節，以控制輸出的電壓。

在一個實施例中，所述第二BUCK電路包括：由多個IGBT并聯組成的IGBT開關模塊，所述IGBT開關模塊的一端與所述儲能元件的正極耦接；二極管，其反接在所述IGBT開關模塊的另一端和所述儲能元件的負極之間；以及電抗器，其與所述IGBT開關模塊的另一端耦接；其中，所述IGBT開關模塊的控制模式為移相控制。

在一個實施例中，所述IGBT開關模塊的各個IGBT的控制脈沖相位差為(360/n)°，其中n表示IGBT的個數。

在一個實施例中，所述不可控整流器為二極管。

在一個實施例中，所述第一BUCK電路包括：一個IGBT開關，其一端與所述不可控整流器輸出電壓的正極耦接；二極管，其反接在所述IGBT開關的另一端和不可控整流器輸出電壓的負極之間；以及電抗器，其與所述IGBT開關的另一端耦接。

在一個實施例中，所述隔離變壓器為具有高壓隔離特性的特種變壓器。

在一個實施例中，所述直流電源采用光纖通信的模式與外部控制信號進行通信。

與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點：

本發明采用小功率電路進行整流充電，采用能量密度高的超級電容作為儲能元件儲存電能，再進行集中釋放。這種拓撲結構由于充電電流小、電壓低，因此對電網的沖擊較小，并且，由于充電功率小，因此所引起的諧波污染也較小。另外，雖然本電路結構中也存在非線性元件，但是由于本發明的充電電路采用不可控整流器和BUCK電路相結合的結構，能夠進一步有效的控制注入電網的諧波，因此本發明具有能量損耗小、污染小的優點。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的脈沖直流電源系統的拓撲結構圖；

圖2是二級電源的BUCK電路的結構示意圖；

圖3是對IGBT開關模塊進行移相控制的時序圖；

圖4是對脈沖直流電源系統進行控制的時序圖。

具體實施方式