[發(fā)明專利]一種基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010569528.6
• 申請日: 2020-06-20
• 公開（公告）號: CN111697656A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童立青
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/158
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置，其特征在于，包括：輸入電源，雙極性Marx電路，LC串聯(lián)諧振電路，升壓變壓器，整流器和負(fù)載電路；其中，雙極性Marx電路是由多級雙極性Marx模塊級聯(lián)而成，單級雙極性Marx模塊包括充電控制半導(dǎo)體開關(guān)、隔離二極管、全橋電路和電容器；LC串聯(lián)諧振電路包括電感L和電容C；其中：輸入電源與雙極性Marx電路連接，雙極性Marx電路與LC串聯(lián)諧振電路連接，LC串聯(lián)諧振電路與升壓變壓器連接，升壓變壓器連接與整流器和負(fù)載電路連接；

所述雙極性Marx電路用于實現(xiàn)正負(fù)波形調(diào)制及第一次升壓變換；

所述LC串聯(lián)諧振電路用于實現(xiàn)電流的限流控制；

所述升壓變壓器用于實現(xiàn)第二次升壓變換。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置，其特征在于，雙極性電路典型的控制模式是并聯(lián)充電和串聯(lián)放電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置，其特征在于，所述單級雙極性Marx電路包括串聯(lián)充電控制開關(guān)、串聯(lián)反向阻流二極管、全橋第一橋臂上管開關(guān)、全橋第二橋臂上管開關(guān)、全橋第一橋臂下管開關(guān)、全橋第二橋臂下管開關(guān)和直流充電電容；其中，串聯(lián)充電控制開關(guān)與串聯(lián)反向阻流二極管的陽極相連，串聯(lián)反向阻流二極管的陰極與全橋第一橋臂上管開關(guān)的源極、全橋第二橋臂上管開關(guān)的源極、直流充電電容和下一級雙極性Marx模塊的串聯(lián)充電開關(guān)相連，全橋第一橋臂上管開關(guān)的漏極與全橋第一橋臂下管開關(guān)的源極和輸入地相連，全橋第二橋臂上管開關(guān)的漏極與全橋第二橋臂下管開關(guān)源極和下一級的全橋第一橋臂上管開關(guān)的漏極相連，全橋第一橋臂下管開關(guān)的漏極與全橋第二橋臂下管開關(guān)漏極和直流充電電容相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置，其特征在于，工作過程如下：

輸入電源給雙極性Marx電路并聯(lián)充電儲能；

電能輸入雙極性Marx電路的電容上后，通過全橋調(diào)制電路輸出高壓正負(fù)極性電壓，正負(fù)電壓通過Marx拓?fù)浯?lián)輸出；高壓正負(fù)極性電壓的大小由雙極性Marx的級聯(lián)級數(shù)決定，而控制模式是充放電是分離的，即并聯(lián)充電和串聯(lián)放電；

雙極性Marx電路輸出的正負(fù)極性電壓通過LC串聯(lián)諧振電路輸出雙極性恒流高壓和峰值受限的交流正弦電流；輸出的電壓和電流幅值再通過升壓變壓器調(diào)制升壓；最后經(jīng)整流器整流后負(fù)載上獲得高壓及電流值受限的直流充電電源。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙極性Marx電路的串聯(lián)諧振充電裝置，其特征在于，所述雙極性Marx電路開關(guān)控制方式即時序圖包括：串聯(lián)充電控制開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)的第一控制方式，全橋第一橋臂上管開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)的第二控制方式，以及全橋第二橋臂上管開關(guān)的第三控制方式；工作過程如下：

首先，輸入電源通過第一控制方式導(dǎo)通串聯(lián)充電控制開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)，給直流充電電容充電；然后通過第一控制方式關(guān)斷串聯(lián)充電控制開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)；

然后，根據(jù)第二控制方式導(dǎo)通全橋第一橋臂上管開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)，給電感L與電容C相正向通流，通過一定時間通流后按第二控制方式關(guān)斷全橋第一橋臂上管開關(guān)和全橋第一橋臂下管開關(guān)，此時電感L與電容C的諧振模式電流續(xù)流；

接著，通過第一控制方式和第三控制方式給全橋第一橋臂下管開關(guān)和全橋第二橋臂上管開關(guān)反向通流，再根據(jù)第一控制方式和第三控制方式關(guān)斷全橋第一橋臂下管開關(guān)和全橋第二橋臂上管開關(guān)；得到的正負(fù)序電壓和電流通過升壓變壓器二次升壓，最后通過整流器和負(fù)載電路獲得高壓直流。