[發(fā)明專利]一種具有能量回收的電感儲能脈沖電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911294494.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110880883B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 李海濤;劉曉輝;李震梅;張存山;胡元潮;左星宇;梁曉宇
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所(普通合伙) 37223
• 代理人: 孫愛華

一種具有能量回收的電感儲能脈沖電源，屬于脈沖功率技術領域。包括一次側和二次側，一次側和二次側之間通過高溫超導脈沖變壓器耦合，其特征在于：所述的負載包括負載電阻和負載電感，負載、開關與副邊繞組電感的兩端形成放電回路；在二次側的放電回路中還連接有能量回收電路，能量回收電路的儲能電容、可控開關與負載形成續(xù)流回路。在本用于脈沖電源剩余能量回收的電路中，通過設置能量回收電路，并通過能量回收電路中的儲能電感、可控開關與負載形成續(xù)流回路，通過續(xù)流回路回收剩余能量，為下一個充放電周期的電流提供了續(xù)流，同時增加放電電流陡度，縮短了放電時間。

技術領域

一種具有能量回收的電感儲能脈沖電源，屬于脈沖功率技術領域。

背景技術

脈沖功率技術作為一門新興學科，主要研究如何將能量經濟可靠的儲存起來，并有效的將儲存的能量轉移至負載上，因此它有著高電壓、大電流、高功率、強脈沖的特點。脈沖功率技術經過半個多世紀的發(fā)展，已經在現(xiàn)代科學和技術中的十幾個領域用著很大的應用空間，尤其在電磁發(fā)射領域，脈沖功率技術已經成為電磁武器的基礎。脈沖功率技術作為當代高新技術領域的重要組成部分，其應用空間逐漸從國防科技和高新技術領域向民用工業(yè)領域拓展，并逐漸在民用以及工業(yè)領域發(fā)揮越來越大的作用。

在脈沖功率技術中，一般采用電容或電感作為儲能元件，其中電容作為儲能元件已經相對成熟，但是電容存在儲能密度較低的缺陷。相比于電容儲能，電感儲能具有較高的儲能密度和較快的放電速度，對于實現(xiàn)脈沖電源的輕量化、小型化和模塊化具有重要的意義。但是電感儲能脈沖電源在放電結束后，電感線圈中留有較多的剩余能量，在總能量中占據很大一部分比例，影響能量的利用效率。

當使用電感作為儲能元件的脈沖功率電源應用在電磁發(fā)射領域時，當電磁軌道炮發(fā)射后，如果剩余能量過多，會在發(fā)射軌道上產生電弧，影響電磁發(fā)射的速度以及放射軌道的距離。現(xiàn)階段對于剩余能量回收電路的研究較少。

在申請?zhí)枮?01710639713.6，專利名稱為“脈沖電源電路、脈沖電源、電磁發(fā)射裝置和脈沖電源電路的控制方法”的中國專利中提出了一種電磁發(fā)射用電感儲能型脈沖電源電路結構，在該技術方案中通過能量轉換電容復用，收集剩余能量并用于下一周期使用，提高了能量的利用率。但是該技術方案電路換流過程較為繁瑣、且控制復雜度較高；設計中的負載為假設的純電阻負載，只能實現(xiàn)對電路電感及其漏感的剩余能量回收，不能回收感性負載中的剩余能量。

在申請?zhí)枮?01810064971.0，專利名稱為“一種多模塊模式的超導儲能重復頻率脈沖電源”的中國專利所公開的技術方案中，可以對剩余能量進行回收并應用于下一個充放電周期內，并且可以通過單向可控支路和單向導通支路，在下一個充放電周期的充電命令來臨之前形成續(xù)流。但是該技術方案同樣存在電路的阻斷過程比較緩慢，放電電流陡度較緩的技術問題，從而影響放電時間。

因此設計一種增加放電電流陡度、減少阻斷時間的脈沖功率電源，對縮短軌道距離、提高電磁炮的發(fā)射速度具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種通過設置能量回收電路，并通過能量回收電路中的儲能電感、可控開關與負載形成續(xù)流回路，通過續(xù)流回路回收剩余能量，為下一個充放電周期提供續(xù)流，同時增加放電電流陡度，縮短放電時間的用于脈沖電源剩余能量回收的電路。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：本具有能量回收的電感儲能脈沖電源，包括一次側和二次側，一次側和二次側之間通過高溫超導脈沖變壓器耦合，在一次側設置有用于對高溫超導脈沖變壓器的原邊繞組電感充電的直流電壓源，在二次側中設置有負載，其特征在于：所述的負載包括負載電阻和負載電感，負載與開關串聯(lián)后連接在高溫超導脈沖變壓器的副邊繞組電感的兩端形成放電回路；

在二次側的放電回路中還連接有能量回收電路，在能量回收電路中，儲能電容、可控開關以及儲能電感串聯(lián)后連接在副邊繞組電感兩端，還設置有第一二極管，第一二極管一端連接負載，另一端連接在儲能電容與可控開關之間，使負載與儲能電感、可控開關形成續(xù)流回路。