[發(fā)明專利]一種有源可控波形的磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110957441.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113659553B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王穎杰;岳建華;趙江杭;劉海媛;孫濤;胡港中;侯賀港;畢琪文;余儲(chǔ)勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02;H02M3/156;G01V3/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

1.一種有源可控波形的磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，包括外部直流電源(1)，其特征在于，還包括主控電路(2)、驅(qū)動(dòng)電路(3)、升壓boost電路(4)、降壓buck電路(5)、全橋發(fā)射電路(6)、雙二極管鉗位電路(7)、去過(guò)沖電路(9)和發(fā)射線圈(8)；

其中，所述主控電路(2)連接外部直流電源(1)，用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路(3)進(jìn)行隔離放大后為升壓boost電路(4)、降壓buck電路(5)、全橋發(fā)射電路(6)和去過(guò)沖電路(9)中的可控開(kāi)關(guān)器件提供通斷時(shí)序；

所述外部直流電源(1)，用于為升壓boost電路(4)持續(xù)提供直流電壓，并經(jīng)降壓buck電路(5)為全橋發(fā)射電路(6) 提供直流電壓，且由全橋發(fā)射電路(6)在發(fā)射電流上升沿期間和平頂段期間為發(fā)射線圈(8)提供正向或反向的發(fā)射電流；

所述雙二極管鉗位電路(7)連接升壓boost電路(4)和全橋發(fā)射電路(6)，用于在發(fā)射電流下降沿期間為升壓boost電路(4)和發(fā)射線圈(8)提供能量回饋通路同時(shí)為發(fā)射線圈(8)提供高壓鉗位；

所述升壓boost電路(4)還用于將發(fā)射電流下降沿期間發(fā)射線圈回饋的能量存儲(chǔ)在電容中；

所述去過(guò)沖電路(9)連接全橋發(fā)射電路(6)，用于在發(fā)射電流下降沿過(guò)零時(shí)為發(fā)射線圈(8)提供能量釋放通路；

以及，該磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的控制過(guò)程，具體為：利用外部直流電源(1)為升壓boost電路(4)持續(xù)提供直流電壓，主控電路(2)使用PI控制器單閉環(huán)方式控制升壓boost電路(4)中電容的電壓上升到設(shè)定值U1；

所述主控電路(2)使用滯環(huán)控制方式使得降壓buck電路(5)中電容的電壓控制在設(shè)定值U2，且使用PI控制器單閉環(huán)方式控制全橋發(fā)射電路(6)將為發(fā)射線圈(8)提供的發(fā)射電流上升到給定電流，并保持恒定；以及，所述主控電路(2)控制全橋發(fā)射電路(6)向發(fā)射線圈(8)停止供電，并在發(fā)射線圈(8)的發(fā)射電流下降沿期間利用雙二極管鉗位電路(7)提供的能量回饋通路將發(fā)射線圈回饋的能量存儲(chǔ)在升壓boost電路(4)的電容中；當(dāng)去過(guò)沖電路(9)檢測(cè)到發(fā)射線圈(8)的發(fā)射電流下降至零時(shí)，主控電路(2)控制去過(guò)沖電路(9)為發(fā)射線圈(8)提供能量釋放通路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述有源可控波形的磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：所述升壓boost電路(4)包括電容C1、電感L3、開(kāi)關(guān)管T6、二極管D13和第一電壓傳感器，其中開(kāi)關(guān)管T6設(shè)置有續(xù)流二極管D6；所述外部直流電源(1)的一端和電感L3的一端連接，電感L3的另一端分別與開(kāi)關(guān)管T6的集電極、二極管D13的正極連接；開(kāi)關(guān)管T6的發(fā)射極分別與外部直流電源(1)的另一端、電容C1的一端連接；二極管D13的負(fù)極與電容C1的另一端連接；所述第一電壓傳感器連接在電容C1的兩端；以及，開(kāi)關(guān)管T6的控制端連接主控電路(2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述有源可控波形的磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：所述降壓buck電路(5)包括開(kāi)關(guān)管T5、二極管D9、電容C2、電感L1、電阻R1和第二電壓傳感器，其中開(kāi)關(guān)管T5設(shè)置有續(xù)流二極管D5；所述電容C2、電感L1、電阻R1依次串聯(lián)連接，二極管D9的正極分別連接電容C2的一端和升壓boost電路(4)，電容C2的另一端連接至全橋發(fā)射電路(6)；且二極管D9負(fù)極分別連接電感L1的另一端和開(kāi)關(guān)管T5的發(fā)射極；開(kāi)關(guān)管T5的集電極連接升壓boost電路(4)；所述第二電壓傳感器連接在電容C2的兩端；以及，開(kāi)關(guān)管T5的控制端連接主控電路(2)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述有源可控波形的磁性源電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：所述降壓buck電路(5) 還包括滯環(huán)控制器，所述滯環(huán)控制器的輸入端分別連接電容C2和一個(gè)參考電壓，滯環(huán)控制器的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管T5的控制端，所述滯環(huán)控制器通過(guò)比較參考電壓和電容C2的電壓控制開(kāi)關(guān)管T5導(dǎo)通或關(guān)斷。