后桥臂的中点作为所述换向模块输出端的另一端。
[0011 ] 整流电源模块输入端与三相供电电网连接，输出端与所述稳态直流电源模块输入端连接。稳态直流电源模块输入端与所述整流电源模块输出端连接，输出端与所述脉冲沿调节模块输出端以及所述换向模块输入端连接。脉冲沿调节模块输入端与三相供电电网连接，输出端与所述稳态直流电源模块输出端以及所述换向模块输入端连接。换向模块输入端与所述稳态直流电源模块输出端以及所述脉冲沿调节模块输出端连接，输出端的两端分别与负载两端连接。
[0012]本实用新型的上述技术方案相比现有技术方案具有以下优点。
[0013]脉冲电源输出脉冲可分解为脉冲稳态过程和脉冲跳变沿瞬态过程两部分，针对脉冲稳态过程，本实用新型采用所述稳态直流电源模块向负载输出预先设定好的直流电能，而针对脉冲上升沿和下降沿的瞬态过程，本实用新型采用所述脉冲沿调节模块控制电源和负载之间的能量流动，从而调节脉冲跳变沿的变化速率，满足负载对于电源输出脉冲上升时间和下降时间的要求。本实用新型将脉冲电源分解为两个电源模块，通过控制系统将两个电源模块有机的结合起来，大大简化了电源主电路拓扑和控制系统的复杂度，降低了电源的总成本，提高了电源的可靠性。本实用新型采用的所述换向模块不仅能很方便的实现交直流脉冲的输出，而且通过控制开关器件的开通关断便能控制所述脉冲调节模块与负载之间的能量传递方向，非常灵活。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型大功率脉冲沿时间可调节交直流电源的系统示意框图。
[0015]图2为本实用新型大功率脉冲沿时间可调节交直流电源实施例的主电路拓扑图；图中附图标记表示为:31—三相供电电网；32—整流电源模块；33—稳态直流电源模块；34—脉冲沿调节模块；35—换向模块；36—磁铁或线圈负载。
[0016]图3为本实用新型大功率脉冲沿时间可调节交直流电源实施例的输出电流波形示意图；图中附图标记表示为一脉冲上升沿瞬态过程；ts—脉冲稳态过程；tf一脉冲下降沿瞬态过程。
【具体实施方式】
[0017]下面，结合附图，对本实用新型的结构作进一步的详述。
[0018]图2所示为上述所提出技术方案的一种具体电路实现方式，包括:三相供电电网31，整流电源模块32，稳态直流电源模块33，脉冲沿调节模块34，换向模块35以及磁铁或线圈负载36。
[0019]整流电源模块32采用三相全桥不控整流电路拓扑，包括三相进线电抗器L1、整流二极管Dl?D6、平波电抗器L2以及直流支撑电容Cl ;其中三相进线电抗器LI主要用于限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击；整流二极管Dl?D6组成一个三相不控整流桥，完成AD-DC电能变换，将所述三相供电电网31的三相交流电压变换为幅值恒定的直流脉动电压；平波电抗器L2和直流支撑电容Cl组成一个直流滤波器，主要用于抑制直流脉动电压的纹波，另外，直流支撑电容Cl还能同时吸收来自于后级所述稳态直流电源模块的高幅值脉动电流，使直流侧母线电压波动保持在允许范围内。
[0020]稳态直流电源模块33采用Buck降压斩波电路拓扑，完成DC-DC电能变换，在如图3所示脉冲稳态阶段ts时间段内向磁铁或线圈负载36提供直流电能，包括IGBT Q1、续流二极管D7、输出电抗器L3以及输出滤波电容C2 ；Buck斩波电路不仅能将所述整流电源模块32变换的直流脉动电压调节为更加平滑的直流电压，同时还能将所述整流电源模块32变换的幅值恒定的直流电压变换为幅值可自由调节的直流电压；当电源工作与电压源模式时，采集输出滤波电容C2两端的电压作为闭环反馈量，控制所述稳态直流电源模块33的输出电压按预先设定值输出；当电源工作于电流源模式时，采集流过输出电抗器L3上电流经输出滤波电容C2滤波后的电流分量作为闭环反馈量，控制所述稳态直流电源模块33的输出电流按预先设定值输出。
[0021]脉冲沿调节模块34在如图3所示脉冲上升沿tr时间段向磁铁或线圈负载释放电能，加速脉冲上升沿的上升速率，在如图3所示脉冲下降沿tf时间段内吸收磁铁或线圈负内载释放的电能，加速脉冲下降沿的下降速率；所述脉冲沿调节模块34包括:三相进线电抗器L4、整流IGBT Q6?Q11、充当电子开关的IGBT Q12以及储能电容C3 ;其中三相进线电抗器L4和整流IGBT Q6?Qll组成一个三相PWM整流器，当储能电容C3存储的电能不足以维持脉冲上升沿所要求的上升速率时，PWM整流器工作于整流状态，电子开关Q12处于关断状态，供电电网通过PWM整流器和Q12的反并联续流二极管向储能电容C3充电；在脉冲下降沿过程中，电子开关Q12处于开通状态，磁铁或线圈负载在稳态时存储的电能通过Q12向储能电容C3充电，当负载释放的电能超过储能电容C3的额定容量时，PWM整流器工作于逆变状态，将多余的电能回馈至供电电网，保证储能电容C3的安全可靠性。
[0022]换向模块35采用H桥拓扑电路，既能将所述稳态直流电源模块33的直流输出电压变换为交流输出电压，也可保持原有直流输出电压；H桥包括Q2?Q5四只IGBT ;当超前桥臂上管Q2和滞后桥臂下管Q4导通时，磁铁或线圈负载36上得到的电压方向与所述稳态直流电源模块33输出电压方向一致，当超前桥臂下管Q3和滞后桥臂上管Q5导通时，磁铁或线圈负载36上得到的电压方向与所述稳态直流电源模块33输出电压方向相反；通过周期性的开通关断Q2、Q4以及Q3、Q5即可在磁铁或线圈负载36上得到正负交替的交流电压；当不需输出交流电压时，将Q2、Q4开关对或Q3、Q5开关对一直开通，仍可在磁铁或线圈负载36上得到直流电压。
[0023]以上所述，仅为本实用新型所提出技术方案的一种具体电路实现形式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型阐述的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种大功率脉冲沿时间可调节交直流电源，主要由整流电源模块(32)、稳态直流电源模块(33)、脉冲沿调节模块(34);换向模块(35)，磁铁或线圈负载(36)组成，其中，脉冲沿调节模块(34)用于控制在脉冲上升沿或下降沿瞬态过程中向负载释放能量或储存负载回馈的能量并同时对自身内部能量进行调节；换向模块(35)用于在负载处于稳态时将所述稳态直流电源模块输出的直流电能周期性的进行换向，使负载磁铁或线圈既能得到直流电能也能得到交流电能；当负载处于脉冲上升沿或下降沿的瞬态过程时，用于控制所述脉冲沿调节模块与负载之间能量交换的方向；其特征在于，整流电源模块输入端与三相供电电网连接，输出端与所述稳态直流电源模块输入端连接；稳态直流电源模块输入端与所述整流电源模块输出端连接，输出端与所述脉冲沿调节模块输出端以及所述换向模块输入端连接；脉冲沿调节模块输入端与三相供电电网连接，输出端与所述稳态直流电源模块输出端以及所述换向模块输入端连接；换向模块输入端与所述稳态直流电源模块输出端以及所述脉冲沿调节模块输出端连接，输出端的两端分别与负载两端连接。
2.根据权利要求1所述大功率脉冲沿时间可调节交直流电源，其特征在于，所述脉冲沿调节模块由三相PWM整流器、电子开关以及储能电容组成；所述换向模块由一组或多组并联的H桥变换器组成；H桥变换器由四只电流能双向流动的全控型功率半导体器件。
3.根据权利要求2所述大功率脉冲沿时间可调节交直流电源，其特征在于，所述H桥变换器为带反并联续流二极管的IGBT。
【专利摘要】本实用新型公开了一种大功率脉冲沿时间可调节交直流电源，包括：整流电源模块、稳态直流电源模块、脉冲沿调节模块和换向模块。针对脉冲稳态过程，本实用新型采用所述整流电源模块和所述稳态直流电源模块向负载输出直流电能；而针对脉冲上升沿和下降沿的瞬态过程，本实用新型采用所述脉冲沿调节模块控制电源和负载之间的电能交换，从而调节脉冲跳变沿的时间；所述换向模块再将所述稳态直流电源模块和所述脉冲沿调节模块有机的结合在一起，通过控制系统实时控制电源向磁铁或线圈负载输出脉冲交流或直流电能。本实用新型相对于现有大功率脉冲或方波电源主电路拓扑和控制系统异常复杂等问题，具有主电路拓扑和控制系统简单，系统总成本低以及可靠性高等显著优点。
【IPC分类】H02M7-23
【公开号】CN204578389
【申请号】CN201520158205
【发明人】何 雄, 许建平
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月19日