一种高重复频率脉冲电源充电装置的制作方法

1.本实用新型属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种高重复频率脉冲电源充电装置。


背景技术：

2.在冶金，电镀，激光等工业领域，脉冲电源得到了广泛的应用。与传统的连续电源相比，脉冲电源具有瞬时功率大，脉宽和频率可调，节省能量，效率高等优点，因此，在某些场合它的应用越来越普遍。
3.脉冲电源按单次工作还是重复工作可分为单脉冲电源和多脉冲电源。其中，多脉冲电源即重复频率脉冲电源，可重复输出多组单向或周期性换向脉冲，它们的脉宽、频率、幅值、持续时间等参数各不相同，一般应用于中小功率场合，在电源使用过程中，需要对电源的储能电源进行充电，以保证电源能够持续工作。
4.然而，现有的重复频率脉冲电源充电装置，缺少抗负载短路功能，并且在4kv工作电压，储能10kj情况下，无法达到最高3hz的重复充放电工作频率，充电性能较差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种高重复频率脉冲电源充电装置，用于解决现有的重复频率脉冲电源充电装置，缺少抗负载短路功能，并且在4kv工作电压，储能10kj情况下，无法达到最高3hz的重复充放电工作频率的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型提供一种高重复频率脉冲电源充电装置，包括：软启动电路、整流滤波电路、串联谐振开关电路、升压整流电路以及t型续流保护电路；
8.所述软启动电路的输入端与三相交流电网连接，所述软启动电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与所述串联谐振开关电路的输入端连接，所述串联谐振开关电路的输出端与所述升压整流电路的输入端连接，所述升压整流电路的输出端与所述t型续流保护电路的输入端连接，所述t型续流保护电路的输出端与脉冲电源的储能电容器连接。
9.在一种可能的设计中，所述软启动电路包括三个主接触器和三个辅助接触器；每一所述主接触器的输入端与所述三相交流电网的其中一相电源输出端连接，每一所述主接触器的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，每一所述辅助接触器与其中一个所述主接触器的两端并联。
10.在一种可能的设计中，所述整流滤波电路包括整流桥、平波电抗器和母线电容；所述整流桥的输入端与三个所述主接触器的输出端连接，所述整流桥的输出端分别与第一平波电抗器l1的输入端和第二平波电抗器l2的输入端连接，所述第一平波电抗器l1的输出端和第二平波电抗器l2的输出端分别连接在母线电容cm的两端，母线电容cm上并联有电阻r
xn
。
11.在一种可能的设计中，所述串联谐振开关电路包括相互串联的第一三极管q1和第二三极管q2，以及相互串联的第三三极管q3和第四三极管q4，且每一三极管的发射极和集电极上并联有一二极管；其中，
12.所述第一三极管q1和所述第四三极管q4的集电极连接至母线电容cm的第一输出端，所述第二三极管q2和所述第三三极管q3的发射极连接至母线电容cm的第二输出端；
13.所述第一三极管q1的发射极和所述第二三极管q2的集电极连接至第一阻抗l
r1
的输入端，所述第四三极管q4的发射极和所述第三三极管q3的集电极连接至第一电容c
r1
的输入端，所述第一阻抗l
r1
的输出端和所述第一电容c
r1
的输出端分别连接至所述升压整流电路的输入端。
14.在一种可能的设计中，所述升压整流电路包括变压器，所述变压器的原边的两端分别连接至所述第一阻抗l
r1
的输出端和所述第一电容c
r1
的输出端，所述变压器的副边的一端分别连接至第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极，所述变压器的副边的另一端分别连接至第三二极管d4的正极和第四二极管d3的负极，所述第一二极管d1的负极、所述第三二极管d4的负极、所述第二二极管d2的正极和所述第四二极管d3的正极分别与所述t型续流保护电路的输入端连接。
15.在一种可能的设计中，所述t型续流保护电路包括第一电阻r1、第二电阻r2和第五二极管d
t
，所述第一电阻r1的一端分别与所述第一二极管d1的负极和所述第三二极管d4的负极连接，所述第一电阻r1的另一端分别与所述第二电阻r2的第一端和所述第五二极管d
t
的负极连接，所述第五二极管d
t
的正极接地。
16.在一种可能的设计中，所述串联谐振开关电路的开关频率为50khz。
17.有益效果：
18.本实用新型中的高重复频率脉冲电源充电装置，通过软启动电路进行软启动上电，从而消除电网接入时的浪涌电流，起到保护电路的作用，通过整流滤波电路进行整流滤波，得到直流电，通过串联谐振开关电路、升压整流电路以及t型续流保护电路来将开关电路以电流断续方式驱动，从而使得储能电容c1恒流充电，电压稳定线性上升；此外，所采用的串联谐振开关电路的拓扑具有抗负载短路优点，即使储能电容c1正负极芯故障短路情况下，充电过程依然不会对系统造成影响。
附图说明
19.图1为本实施例中的高重复频率脉冲电源充电装置的电路原理图。
20.其中，1-软启动电路；2-整流滤波电路；3-串联谐振开关电路；4-升压整流电路；5-t型续流保护电路；6-主接触器；7-辅助接触器。
具体实施方式
21.为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.实施例
23.如图1所示，本实用新型提供一种高重复频率脉冲电源充电装置，包括：软启动电路1、整流滤波电路2、串联谐振开关电路3、升压整流电路4以及t型续流保护电路5；
24.所述软启动电路1的输入端与三相交流电网连接，所述软启动电路1的输出端与所述整流滤波电路2的输入端连接，所述整流滤波电路2的输出端与所述串联谐振开关电路3的输入端连接，所述串联谐振开关电路3的输出端与所述升压整流电路4的输入端连接，所述升压整流电路4的输出端与所述t型续流保护电路5的输入端连接，所述t型续流保护电路5的输出端与脉冲电源的储能电容器连接。
25.基于上述公开的内容，本实施例通过软启动电路1进行软启动上电，从而消除电网接入时的浪涌电流，起到保护电路的作用，通过整流滤波电路2进行整流滤波，得到直流电，通过串联谐振开关电路3、升压整流电路4以及t型续流保护电路5来将开关电路以电流断续方式驱动，从而使得储能电容c1恒流充电，电压稳定线性上升。
26.其中，优选的，串联谐振开关电路3的开关频率为50khz，则本实施例中的高重复频率脉冲电源充电装置通过高开关频率的驱动，使得恒流充电电流高达30a，在4kv工作电压和电容储能10kj的情况下，工作频率可达3hz，稳定工作5分钟，共900发次充放电，平均充电功率约60kw，提高了充电装置的充电频率和充电效率。
27.在一种具体的实施方式中，所述软启动电路1包括三个主接触器6和三个辅助接触器7；每一所述主接触器6的输入端与所述三相交流电网的其中一相电源输出端连接，每一所述主接触器6的输出端与所述整流滤波电路2的输入端连接，每一所述辅助接触器7与其中一个所述主接触器6的两端并联。
28.在一种具体的实施方式中，所述整流滤波电路2包括整流桥、平波电抗器和母线电容；所述整流桥的输入端与三个所述主接触器6的输出端连接，所述整流桥的输出端分别与第一平波电抗器l1的输入端和第二平波电抗器l2的输入端连接，所述第一平波电抗器l1的输出端和第二平波电抗器l2的输出端分别连接在母线电容cm的两端，母线电容cm上并联有电阻rxn。
29.在一种具体的实施方式中，所述串联谐振开关电路3包括相互串联的第一三极管q1和第二三极管q2，以及相互串联的第三三极管q3和第四三极管q4，且每一三极管的发射极和集电极上并联有一二极管；其中，
30.所述第一三极管q1和所述第四三极管q4的集电极连接至母线电容cm的第一输出端，所述第二三极管q2和所述第三三极管q3的发射极连接至母线电容cm的第二输出端；
31.所述第一三极管q1的发射极和所述第二三极管q2的集电极连接至第一阻抗lr1的输入端，所述第四三极管q4的发射极和所述第三三极管q3的集电极连接至第一电容cr1的输入端，所述第一阻抗lr1的输出端和所述第一电容cr1的输出端分别连接至所述升压整流电路4的输入端。
32.基于上述公开的内容可知，本实施例中的串联谐振开关电路3的拓扑具有抗负载短路优点，即使储能电容c1正负极芯故障短路情况下，充电过程依然不会对系统造成影响。
33.在一种具体的实施方式中，所述升压整流电路4包括变压器，所述变压器的原边的两端分别连接至所述第一阻抗lr1的输出端和所述第一电容cr1的输出端，所述变压器的副边的一端分别连接至第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极，所述变压器的副边的另
一端分别连接至第三二极管d4的正极和第四二极管d3的负极，所述第一二极管d1的负极、所述第三二极管d4的负极、所述第二二极管d2的正极和所述第四二极管d3的正极分别与所述t型续流保护电路5的输入端连接。
34.在一种具体的实施方式中，所述t型续流保护电路5包括第一电阻r1、第二电阻r2和第五二极管dt，所述第一电阻r1的一端分别与所述第一二极管d1的负极和所述第三二极管d4的负极连接，所述第一电阻r1的另一端分别与所述第二电阻r2的第一端和所述第五二极管dt的负极连接，所述第五二极管dt的正极接地。
35.其中，需要说明的是，本实施例中的高重复频率脉冲电源充电装置具体的工作原理为：
36.将装置接入三相电网的三相输出端a、b和c端，先通过控制辅助接触器7闭合，则串联有限流电阻的支路使得直流通过母线电容cm缓慢升到额定电压，然后，再控制主接触器6闭合接入电路，达到软启动的目的；然后，通过整流滤波电路2进行整流滤波，得到直流电，通过串联谐振开关电路3、升压整流电路4以及t型续流保护电路5来将开关电路以电流断续方式驱动，从而使得储能电容c1恒流充电，电压稳定线性上升，其中，所采用的串联谐振开关电路3拓扑具有抗负载短路优点，即使储能电容c1正负极芯故障短路情况下，充电过程依然不会对系统造成影响。进而在高开关频率的驱动下，使得恒流充电电流高达30a，在4kv工作电压，电容储能10kj情况下，工作频率可达3hz，稳定工作5分钟，共900发次充放电，平均充电功率约60kw。
37.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。