[發明專利]一種串聯電壓補償式脈沖電源及控制方法

在審

• 申請號: 202210618109.6
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114900044A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張佐乾;吳紅飛;黃家杰;杜益如;邢巖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/335;H02M3/00
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種串聯電壓補償式脈沖電源及控制方法。所述串聯電壓補償式脈沖電源由功率變換器1、隔離雙向DC/DC變換器、無源解耦電容C₁和電壓補償電容C₂四部分構成。功率變換器1輸出端連接到脈沖功率負載，隔離雙向DC/DC雙向變換器的端口1連接到無源解耦電容C₁，端口2連接到電壓補償電容C₂，端口1和端口2串聯后跨接到功率變換器1的輸出端。通過功率變換器1控制負載端電壓和輸入電流，通過隔離雙向DC/DC變換器控制電壓補償電容C₂的電壓。本發明能夠降低電源體積重量，提高功率密度，減少功率變換級數，提高電源效率，并且無需改變現有電源系統結構，適用于向脈沖負載供電的場合。

技術領域

本發明涉及一種供電電源及控制方法，具體涉及一種串聯電壓補償式脈沖電源及控制方法，屬于電力電子變換及供電系統領域。

背景技術

以合成孔徑雷達和相控陣雷達為代表的脈沖功率負載日益增多，此類負載需要脈沖電源能夠提供穩定電壓和脈沖電流。

傳統脈沖電源通過在功率變換器1的負載端堆疊大容量電容陣緩沖負載脈沖功率以實現功率解耦，電容陣承擔全部脈動功率。由于輸出電壓脈內頂降要求小，電壓等級較低，負載峰均功率比高，解耦電容陣的容量和體積重量很大，電源功率密度很低。

為解決傳統脈沖電源中存在的問題，有源功率解耦方案被提出，例如文獻“X.Huang，X.Ruan，F.Du，F.Liu and L.Zhang，″A Pulsed Power Supply Adopting ActiveCapacitor Converter for Low-Voltage and Low-Frequency Pulsed Loads，″in IEEETransactions on Power Electronics，vol.33，no.11，pp.9219-9230，Nov.2018.”提出一種并聯型結構，采用移相全橋變換器提供平均功率，Buck/Boost雙向變換器低壓端口與移相全橋變換器輸出端并聯，高壓端口連接到解耦電容，以處理脈動功率分量，即負載峰值功率期間，解耦電容通過Buck/Boost雙向變換器放電，補償不足的功率部分；谷值功率期間，移相全橋變換器多余的功率部分通過Buck/Boost雙向變換器給解耦電容充電。這種方案的優點是解耦電容未直接與脈沖負載相連，允許電壓波動范圍較大，電壓等級較高，因此電容能夠減小，電源的功率密度能夠提高。但這種方案中所有脈沖功率分量需經過三級功率變換到達負載側，功率變換級數多，系統效率低。

發明內容

本發明的目的是提出一種串聯電壓補償式脈沖電源及控制方法，以解決傳統無源解耦方案與現有有源解耦方案的不足。

本發明通過以下技術方案實現：

一種串聯電壓補償式脈沖電源，包括一個功率變換器1、一個隔離雙向DC/DC變換器、一個無源解耦電容C₁和一個電壓補償電容C₂；

功率變換器1提供負載所需平均功率，隔離雙向DC/DC變換器、無源解耦電容C₁和電壓補償電容C₂構成的整體提供負載所需的脈沖功率分量；

功率變換器1的輸出端連接到脈沖功率負載，其實現方式有兩種：

方式1：采用單級式變換器實現，可以是隔離或非隔離AC/DC變換器、隔離或非隔離DC/DC變換器

方式2：采用兩級式變換器實現，前級可以是隔離或非隔離AC/DC變換器、隔離或非隔離DC/DC變換器，后級可以是隔離或非隔離DC/DC變換器；