路径，并经过该路径将能量回馈到储能装置中；所述负载续流二极管D3与所述第一脉冲控制开关S2和所述第二脉冲控制开关S3并联。脉冲形成拓扑以功率管在低边的buck变换器为基础，并接入脉冲控制开关和能量回馈二极管构成，结合时序控制和滞环控制实现高动态响应的脉冲功率发生，具有结构简单、相应速度快、脉冲边沿陡峭，能量可回馈再生等特点。
[0017]如图1所示，所述第一电流检测电路2或者所述第二电流检测电路6为霍尔电流检测电路、采样电阻加仪表放大器的采样电路、采样电阻加电流镜的采样电路。
[0018]如图1所示，初级能源可以是交流电源也可以是直流电源，所述变换器I为AC/DC变换器或DC/DC变换器。变换器I向储能装置提供能量，是一个能量积累过程。检测变换器向储能装置的充电电流以及储能装置端电压实现对DC/DC或AC/DC变换器的控制，在脉冲发生阶段，储能装置端电压将会被拉低，促使电压电流双环控制自动设定变换器以最大电流向储能装置提供能量，而在脉冲间歇阶段按照储能装置的功率需求向储能装置提供能量。
[0019]如图1所示，所述储能装置电压检测电路为电阻分压网络检测电路或差分比例电压检测电路。
[0020]外部脉冲指令对三个开关管的时序控制逻辑，如图2所示。
[0021]第一个阶段(tO-tl):电感电流上升阶段。功率变换开关SI和脉冲控制开关S2均闭合，S2将负载短路，储能电容仅对电感充电，直到电感电流达到设定值。
[0022]第二个阶段(tl_t2):脉冲电流输出阶段。在tl时刻，电感电流达到设定值，S2关断同时S3导通，电感电流迅速转移到负载中，此时SI由滞环控制通断，负载电流等于电感电流，电流值在最大最小值之间变化。
[0023]第三个阶段(t2_t3):脉冲结束能量回馈阶段。在t2时刻，脉冲结束，所有开关均断开，负载通过D3续流，电感L通过Dl和D2将能量回馈给电容C。
[0024]经由上述三个阶段获得的脉冲电流波形如图3所示，图4、图5给出了实验结果波形图，图4表明从上到下依次为脉冲指令、S1、S2和S3的波形，图5表明从上到下依次为脉冲指令、SI负载脉冲电流和电感电流波形。
[0025]本专利的脉冲电源系统方案特点主要表现为:
1、中间储能装置充电功率的自动控制
初级能源与脉冲功率发生通过对中间储能装置互联，通过对中间储能装置的功率设定，可实现脉冲功率发生和脉冲功率间歇阶段初级能源向中间储能装置充电电流大小的自动控制。
[0026]2、脉冲发生拓扑结构简单
采用功率开关管在低边的buck拓扑作为功率变换电路，电路简单易于实现。
[0027]3、控制精确，动态响应快
米用滞环电流控制，将电感电流限制在最大电流和最小电流之间，可对电感电流实现精确控制，同时还可方便地改变最大最小电流值实现对电感电流大小的控制，一方面实现了对负载电流的限制，同时可在单一周期内对负载电流变化做出响应，可实现与占空比无关的稳定输出和优良的暂态响应特性。
[0028]4、脉冲边沿陡峭
在buck功率转换与负载之间接入控制开关S2和S3，通过特定的时序控制S2和S3的通断。在脉冲开始初期，S2闭合，S3关断，当电感电流上升至较大值时，关断S2，闭合S3，将较大的电感电流值瞬间转移至负载中，负载电流上升边沿陡峭；而在脉冲结束时，控制S3的关断，负载电流瞬间减小，下降沿陡峭。
[0029]5、能量回馈再生
在脉冲结束时，电感L中还保存了 Γ2 L的能量，而S3的关断使得这些能量不向负载传送，同时这些能量无法保存在电感中。此时，在电路中增加续流二极管D2，电感电流经L、Dl、D2和C形成闭环回路，给电容C充电，实现能量的回馈再生。
[0030]6、可控重复频率和脉冲宽度
由脉冲指令确定脉冲的发生与结束，改变脉冲指令的频率和占空比即可改变脉冲功率发生的重复频率和脉冲宽度。
[0031]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种重复频率脉冲功率电流源，其特征在于:包括初级能量变换环节、中间储能装置和脉冲形成拓扑， 所述初级能量变换环节包括变换器、第一电流检测电路、电压电流双环控制电路、储能装置、储能装置电压检测电路，所述电压电流双环控制电路用于控制变换器工作，所述第一电流检测电路用于给所述电压电流双环控制电路提供检测能量，所述储能装置用于接收储蓄从变换器提供过来的能量，所述储能装置电压检测电路用于对所述储能装置进行电压检测； 所述中间储能装置包括电容阵、超级电容及蓄电池； 所述脉冲形成拓扑包括低边buck型变换器、脉冲控制开关、滞环控制电路、第二电流检测电路和时序控制电路，所述第二电流检测电路用于对所述滞环控制电路提供检测能量，所述滞环控制电路控制所述低边buck型变换器的通断，所述脉冲控制开关包括串联的第一脉冲控制开关和第二脉冲控制开关，所述第一脉冲控制开关和所述第二脉冲控制开关由所述时序控制电路控制开通或关断。2.根据权利要求1所述的重复频率脉冲功率电流源，其特征在于:所述低边buck型变换器包括主功率变换开关、拓扑电感、续流二极管、负载续流二极管、能量回馈二极管，所述主功率变换开关负责将所述中间储能装置的能量通过该开关通断的方式变换获得脉冲负载需求的能量形式；所述拓扑电感用于所述主功率变换开关在进行能量变换过程中的能量压缩；所述续流二极管用于主功率变换开关关断时给储能电感提供续流回路；所述负载续流二极管用于为脉冲负载的感性部分提供续流回路，并使得负载获得较陡的脉冲边沿；所述能量回馈二极管，是在脉冲发生期间为电感中存储的剩余能量提供流通路径，并经过该路径将能量回馈到储能装置中；所述负载续流二极管与所述第一脉冲控制开关和所述第二脉冲控制开关并联。3.根据权利要求1所述的重复频率脉冲功率电流源，其特征在于:所述第一电流检测电路或者所述第二电流检测电路为霍尔电流检测电路、采样电阻加仪表放大器的采样电路、采样电阻加电流镜的采样电路。4.根据权利要求1所述的重复频率脉冲功率电流源，其特征在于:所述变换器为AC/DC变换器或DC/DC变换器。5.根据权利要求1所述的重复频率脉冲功率电流源，其特征在于:所述储能装置电压检测电路为电阻分压网络检测电路或差分比例电压检测电路。
【专利摘要】本发明涉及脉冲功率技术领域，尤其涉及一种重复频率脉冲功率电流源。本发明提供一种重复频率脉冲功率电流源，由初级能源-前级DC/DC或AC/DC变换器、中间储能装置和脉冲形成拓扑三部分构成。本发明实现脉冲功率发生和脉冲功率间歇阶段初级能源向中间储能装置充电电流大小的自动控制；采用功率开关管在低边的buck拓扑作为功率变换电路,电路简单易于实现；控制精确，动态响应快；脉冲边沿陡峭，能实现能量的回馈再生；可改变脉冲功率发生的重复频率和脉冲宽度。
【IPC分类】H02M9/00
【公开号】CN105207515
【申请号】CN201510591452
【发明人】刘青, 朱洪雨, 张东来, 王亮, 张博温
【申请人】深圳市航天新源科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月16日