[發明專利]一種高壓脈沖電源的頂降補償電路及其頂降補償方法

在審

• 申請號: 201610089655.X
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105577147A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李運海
• 申請（專利權）人: 合肥雷科電子科技有限公司
• 主分類號: H03K3/53
• 分類號: H03K3/53;H03K3/01
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明涉及高壓脈沖電源技術領域，尤其是一種高壓脈沖電源的頂降補償電路及其頂降補償方法。

背景技術

隨著雷達技術及加速器技術的發展，對長脈寬脈沖高壓電源的需求提出了緊迫的要求，尤其是脈寬大于100μs的長脈寬脈沖調制器，其實現方案、設計理念、建造成本等，是國內外各研究單位的研究重點。

傳統的技術方案如圖1所示是利用帶儲能電容C3的高壓電源加固態開關S3來實現長脈寬輸出，一般在電壓達到百kV、電流達幾十A的應用場合，輸出脈沖頂降約1%時，電容C3儲能達幾十kJ以上，如此大的儲能使系統工作的危險性大大提高；或者只有犧牲脈沖頂降（頂降5%以上），來達到系統的連續運行，其輸出波形見圖1中a所示，具有明顯的脈沖頂降。

發明內容

本發明的首要目的在于提供一種在實現高平坦度脈沖輸出波形時，使系統的總儲能大大下降，保證了輸出脈沖的指標的高壓脈沖電源的頂降補償電路。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種高壓脈沖電源的頂降補償電路，包括由N個首尾串聯的脈沖單元電路組成的脈沖單元電路組，脈沖單元電路組的輸入端與充電電源的電源輸出端相連，脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻R1的一端相連，輸出高壓電阻R1的另一端接輸出端子X1，輸出端子X2接在充電電源的電源輸出端和脈沖單元電路組的輸入端之間，輸出端子X1和輸出端子X2之間接后級負載，控制器輸出控制信號分別至充電電源以及脈沖單元電路組內所有的放電開關、充電開關和補償電源。

所述脈沖單元電路組包括第一脈沖單元電路、第二脈沖單元電路以至第N脈沖單元電路，所述第一脈沖單元電路的輸入端作為脈沖單元電路組的輸入端與第二脈沖單元電路的輸入端相連，第二脈沖單元電路的輸出端與第三脈沖單元電路的輸入端相連，第N-1脈沖單元電路的輸出端與第N脈沖單元電路的輸入端相連，第N脈沖單元電路的輸出端作為脈沖單元電路組的輸出端與輸出高壓電阻R1的一端相連。

所述第一脈沖單元電路由儲能電容C1、高壓隔離電感L1、放電開關S_1-1、充電開關S_1-2、補償電源G1和充電二極管V1組成，所述第二脈沖單元電路由儲能電容C2、高壓隔離電感L2、放電開關S_2-1、充電開關S_2-2、補償電源G2和充電二極管V2組成，所述第N脈沖單元電路由儲能電容Cn、高壓隔離電感Ln、放電開關S_n-1、充電開關S_n-2、補償電源Gn和充電二極管Vn組成；所述充電電源的輸出端分別與高壓隔離電感L1、補償電源G1的一端相連，補償電源G1依次與儲能電容C1、放電開關S_1-1串聯，所述高壓隔離電感L1的另一端分別與高壓隔離電感L2、儲能電容C1、放電開關S_1-1相連，放電開關S_1-1的另一端與補償電源G2的一端相連，充電開關S_1-2跨接在補償電源G1的負極與放電開關S_1-1上，充電二極管V1的陽極與補償電源G1的正極相連，充電二極管V1的陰極與補償電源G1的負極相連；所述補償電源Gn依次與儲能電容Cn、放電開關S_n-1串聯，所述高壓隔離電感Ln的一端分別與儲能電容Cn、放電開關S_n-1相連，充電開關S_n-2的一端與補償電源Gn的負極相連，充電開關S_n-2的另一端與放電開關S_n-1相連后與輸出高壓電阻R1的一端相連。

本發明的另一目的在于提供一種高壓脈沖電源的頂降補償電路的頂降補償方法，該方法包括下列順序的步驟：

（1）首先，控制器控制脈沖單元電路組中所有的充電開關均為導通狀態；

（2）接著，控制器再控制充電電源，通過各個脈沖單元電路的高壓隔離電感、充電開關和充電二極管，同時對所有的儲能電容充電；

（3）充電到額定值后，控制器再控制所有脈沖單元電路中的充電開關為關斷狀態；

（4）最后控制器控制各脈沖單元電路中放電開關的導通時序和補償電源的輸出幅度，形成最后的平頂放電脈沖波形；

（5）放電結束后，控制器控制所有放電開關都關斷。