CN109378967A - 基于直流反向倍压器的限流器电路和电池双向去极化电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于直流反向倍压器的限流器并联电路和电池双向去极化电路，属于断路开关技术领域，本发明采用两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2并联组成反向倍压器C_2n(20)，反向倍压器C_2n与电容器C、电阻器R并联构成限流器，并联在双开关(10)的先断后合转换触点开关K₁一侧，工作基于Blumlein传输线原理，结合C型Guillmen网络，形成电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，本发明具有结构简单、成本低廉、不产生电弧、过电压以及电压抖动，可应用于半导体开关缓冲电路。同时，本发明所提出的蓄电池脉冲放电去极化、带内均衡充电去极化的双向去极化电路理论上延长蓄电池的循环寿命至2.5倍。

Description

基于直流反向倍压器的限流器电路和电池双向去极化电路

技术领域

本发明属于断路开关技术领域，尤其是直流接触器、直流断路器、直流电感负载L储能产生脉冲功率，触头开关电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路，半导体开关用电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路，蓄电池反激变换器脉冲放电去极化且带内均衡充电去极化的双向去极化电路。

背景技术

“电器与能效管理技术”期刊2015年第8期载文“直流空气断路器小电流开断试验研究”，作者满家健等揭示直流开断灭弧法；

期刊2016年第13期载文“直流断路器换流技术研究综述”，作者李长乐等揭示电流过零电流转移分断方法等；

期刊2016年第22期载文“低压直流断路器光伏系统应用分析”，作者顾惠民等揭示光伏用直流断路器现状；

“脉冲功率科学与技术”，王莹等编著，北京航空航天大学出版社，2010年版61-70、234-259、299页的揭示用电流过零方法产生连续脉冲的电桥抵消脉冲电路、反向抵消脉冲电路、串联抵消脉冲电路、阿基米德螺线型带状线倍压器等；

“开关电源理论及设计”周洁敏编著，北京航空航天大学出版社2012年版，292-306页揭示RCD、RLD等缓冲电路。

“电源技术”期刊2006年第6期载文“电动汽车铅酸蓄电池快速脉冲充电系统”，作者钟静宏等揭示快速脉冲充电法。

上述有关技术不足之处：磁吹灭弧、气吹灭弧易使触头烧蚀、故障率、维修量较大，混合式分断技术成本较高，半导体器件串并联控制难度较大；及增加半导体器件附加损耗及过电压问题等。为满足日益发展电动汽车、各种动力蓄电池高倍率大电流放电时，电池极化现象严重束缚电池性能提高，采用脉冲放电模式，锂电池、镍氢电池等都存在恢复效应的去极化效果，可提高电池性能，增加续航里程，但电池得到去极化是有限的，需寻求一种脉冲放电去极化，带内均衡充电去极化的双向去极化电路。轨道交通、光伏发电、大型船舶、航空、电磁发射定向能新概念武器、电磁轨道炮轨道与弹体电枢无电弧烧蚀及直流电机机械换向器无火花，大功率激光器等领域需求对高速大功率、长寿命直流开断技术在可靠性、稳定性、安全性、经济性及扩大电路应用范围等全面展开创新研发，寻求电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路。

发明内容

本发明的目的是提供采用两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2，并联组成直流反向倍压器C_2n(20)，与电容器C、电阻器R并联构成限流器(30)并联电路，并联在双开关(10)的先断后合转换触点开关K₁一侧，工作基于Blumlein传输线原理，结合C型Guillmen网络，形成电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，并具有并联等效电容C_并＝C+C_2n的电压具有奇函数性质，f(u_c)+f(-u_c2n反)＝0，出现电感负载L(15)储能放电电流i_L＝0时刻，基于直流反向倍压器的限流器并联电路和电池双向去极化电路，用于电流过零法直流无弧分断电感储能双开关限流器并联电路。

本发明直流反向倍压器C_2n(20)的结构是：由两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2并联组成，每个成形带组分别由四条成形带构成，四条成形带分别是初始电容成形带C₁>C₂>C₃>C₄，每条成形带有正极输入端和负极输出端，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的各正极输入端引出线和尾端引出线、各负极输出端引出线和尾端引出线分别并联，形成公共正极输入端S'₊的引出线和公共负极输出端S'_-的引出线，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄所有尾端引出线连接，形成一个公共短路结点S引出线。

本发明还提出一种基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，直流反向倍压器C_2n(20)的公共正极输入端S'₊引出线和公共负极输出端S'_-引出线，并联连接有薄膜聚丙烯缓冲电容器C和可调金属丝接点磁盘电阻器R，构成限流器(30)并联电路。

本发明还提出一种基于直流反向倍压器的用于蓄电池组反激变换器-RCC电路脉冲放电去极化，且带内均衡充电去极化的双向去极化电路，将直流反向倍压器C_2n(20')中的两组初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的各正极尾端引出线，从公共短路结点S的引出线中分离，且相对应的两个正极尾端引出线并联成一条单独的正极尾端引出线，分离出各个单独的正极尾端引出线按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换顺序，分别经二极管正向连接至蓄电池组中串联各节电池的1、2、3、4连接点上，每节电池具有内阻r₀'；

直流反向倍压器C_2n(20')的公共正极输入端S'₊引出线和公共负极输出端S'_-引出线并联连接有薄膜聚丙烯缓冲电容器C和续流二极管VD₅，且公共正极输入端S'₊引出线连接在双开关的第一节点(12')上，公共负极输出端S'_-引出线连接在双开关的第二节点(13')上，双开关包括先断后合功率开关VT₁和先合后断功率开关VT₂，先断后合功率开关VT₁的集电极作为第一节点(12')分别与公共正极输入端S'₊引出线和脉冲变压器T初级绕组(15')的输出端连接，先断后合功率开关VT₁的发射极作为第二节点(13')分别与公共负极输出端S'_-引出线和先合后断功率开关VT₂的发射极、电阻R₂连接，蓄电池组电源V₀的正极与电阻R₁输入端和脉冲变压器T初级绕组(15')的输入端连接，电源V₀负极(14')与各负极尾端引出线连接；

脉冲变压器T的次级绕组的一端分别与滤波电容C'的一端和电压v₀的正极连接，另一端与二极管VD₆的阴极连接，VD₆的阳极分别与滤波电容C'的另一端和电压v₀的负极连接。

本发明结构简单，成本低廉的电流过零法直流无弧分断电感储能限流器(30)并联电路的直流反向倍压器C_2n(20)，该器件采用两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2，与电容器C、电阻器R并联构成限流器(30)并联电路，并联在双开关(10)的先断后合转换触点开关K₁一侧，工作基于Blumlein传输线原理，结合C型Guillmen网络，形成电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，并具有并联等效电容电压具有奇函数性质，出现电感储能放电电流为零时刻的电流过零法直流无弧分断电感储能双开关限流器(30)并联电路，包括薄膜聚丙烯箔式缓冲电容器C，或电容器C两极分别制成双电层电容器结构暂按前方案分析，可调节金属丝接点磁盘电阻器R，直流反向倍压器C_2n(20)并联组成，再与单刀非同步双掷双断口开关(10)，或半导体功率开关，用电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路暂按前方案分析，与先断后合转换触点开关K₁并联，当先断后合转换触点开关K₁和先合后断转换触点开关K₂延迟时间Δt，等于限流器(30)并联电路抵消脉冲电路平均延迟时间t_m时，Δt＝t_m，先合后断转换触点开关K₂无弧分断隔离主电路，当主电路短接时操动先断后合转换触点开关K₁、先合后断转换触点开关K₂顺序与分断时顺序相反。

附图说明

图1为本发明基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路的主电路连接关系图；

图2为本发明中直流反向倍压器成形带组C_n1和C_n2的绕组绕制示意图；

图3为本发明用于蓄电池组反激变换器-RCC电路脉冲放电去极化，且带内均衡充电去极化的双向去极化电路的主电路连接关系图。

具体实施方式

本发明是直流接触器、直流断路器、直流电感负载L储能产生脉冲功率触头开关、电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路、半导体开关用电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路，蓄电池反激变换器脉冲放电去极化，且带内均衡充电去极化双向去极化电路。

本发明直流反向倍压器C_2n(20)的结构是：由两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2并联而成，成形带组C_n1和C_n2分别是由四条成形带构成，四条成形带分别是初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，并且电容值C₁>C₂>C₃>C₄，各成形带首端以容抗为主，缓变感抗为主至尾端公共短路结点S，或各成形带输入、输出极分别制成双电层电容器结构，暂以前方案分析，各成形带电容值，按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级电容值排列比例为 感抗部分各电感值L_n相等，四条成形带由初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄依次层叠后，一起分别卷绕在铁芯绝缘骨架上组成成形带组C_n1和C_n2，成形带组C_n1和C_n2由最外侧成形带各匝间串联电容ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄，第一匝有匝间串联电容，第二匝有匝间串联电容，直至第N匝也有匝间串联电容，逐匝顺序的螺线相邻匝间形成串联电容ΔC_n1N和ΔC_n2N，每匝串联电容值计算公式为其值总是小于每匝串联电容中最小值ΔC₄，随匝数依次串联至匝数N＝8，N的误差为±10％，各匝串联电容值不同，随匝数增加和各成形带首端以容抗为主缓变感抗为主至尾端衰减，四条初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄首端各输入端引出线、各输出端引出线分别并联，即初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄各正极输入极首端引出线并联，形成公共正极输入端S'₊的引出线，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄各负极输出极首端引出线并联，形成公共负极输出端S'_-的引出线，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄所有尾端引出线连接成一个公共短路结点S引出线，成形带组C_n1和C_n2分别同绕向卷绕在两柱式铁芯绝缘骨架上，并且成形带组C_n1和C_n2之间首端S'公共输入端、公共输出端和尾端公共短路结点S分别相同对应引出线并联连接，各成形带首端电流入射波建立电压入射波，以不同波速先后进入磁压缩，到达尾端公共短路结点S时各反射波系数α为-1，磁压缩过程铁磁材料磁化曲线，当达到峰值反射波消失，出现各成形带折射波，各折射波系数均等于β，β分别与成形带组C_n1和C_n2的两组各4条并联成形带总波阻抗4Z₀成正比，其中并且与电阻和2倍各成形带带长的总输入波阻抗之和R+2总_Z入成反比，将各值代入β公式得0.5。

两公共短路结点相接于S，使成形带组C_n1和C_n2各成形带输入极脉冲，互与交叉性极性反转相对应成形带组C_n2和C_n1各成形带输出极脉冲，各高电压对应端同向串联，等效电感依次分别为L_n(等效)＝(C_n1-L_n)+(C_n2-L_n)+2M_n的加极性相连，分布于成形带组C_n1和C_n2与交叉性极性反转相对应成形带组C_n2和C_n1之间，各耦合电感L_n、互感M_n同向串联，形成电流以t_m为周期函数，傅里叶级数4级反向脉冲转换，平均脉冲延迟时间t_m，t₁、t₂、t₃、t₄为各形成带C₁、C₂、C₃、C₄，形成傅里叶级数4级反向脉冲转换时，各以2倍带长除以磁饱和波速，得到各脉宽延迟时间t_n，成形带数n取1、2、3、4。

各折射系数均等于R＝2总_Z入，总输入波阻抗总_Z入＝2Z₀，总波阻抗Z₀。

本发明将上述直流反向倍压器C_2n(20)、可调金属丝接点磁盘电阻器R、薄膜聚丙烯缓冲电容器C、或电容器C两极分别制成双电层电容器结构，暂按前方案分析，三个元器件并联连接构成限流器(30)并联电路，其中缓冲电容器C储能为电感负载L储能1/4，直流反向倍压器C_2n(20)储能为缓冲电容器C储能W_C的1/2。电阻器R＝2总_Z入±10％，再与单刀非同步双掷双断口开关(10)的先断后合转换触点开关K₁并联，或半导体开关用限流器并联电路做缓冲电路，暂按前方案分析，当先断后合转换触点开关K₁和先合后断转换触点开关K₂延迟时间Δt等于限流器(30)并联抵消脉冲电路平均延迟时间t_m时，Δt＝t_m，先合后断转换触点开关K₂无弧隔离主电路，当主电路短接时，操动先断后合转换触点开关K₁、先合后断转换触点开关K₂顺序与分断时顺序恰相反。

本发明直流反向倍压器C_2n(20)初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄制作方式：

(1)将等于缓冲电容C二分之一电容值极板面积A做成正方形图样，一条对角线将其分为两个直角等腰三角形，取其中一个直角等腰三角形，将任意一个45°底角平分该角为4个等角，再将三条角平分线延伸至相对直角边，分割该直角等腰三角形为四条顶角相等不等边三角形，将每个三角形各以最短等角边为腰长改成等腰三角形，按顶高长度由大至小排列，为成形带组C_n1或C_n2一组成形带C₁、C₂、C₃、C₄图样，用电容器用铝箔薄带按图样做成形带组C_n1和C_n2两组成形带，各成形带极板间填充电容器用聚丙烯类绝缘薄膜，填充层数及大于极板边缘尺寸视电压等级工艺要求酌情而定，取成形带组C_n1或C_n2一组成形带C₁、C₂、C₃、C₄，将最长C1放在下面，顶角端对齐依次顺序往上面层叠，各带间同样填充聚丙烯绝缘薄膜，并在顶角端视情况酌情剪掉尖锐部分形成小直角边形状，连接成一个尾端公共短路结点S接引出线；另一组成形带组C_n1或C_n2成形带C₁、C₂、C₃、C₄照此法同样处理。

(2)卷绕铁芯阿基米得螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄方式:取出预先制好两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯、绝缘骨架，除铁芯截面Ae由计算决定，其他各部尺寸、绝缘骨架形状、壁厚、材料符合电工技术有关标准无特殊要求时，能安放固定成形带组C_n1和C_n2即可，做好骨架绝缘处理后，将一组成形带组C_n1或C_n2层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，由公共短路结点S开始在任一侧铁芯绝缘骨架卷绕阿基米得螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，最短C4一侧紧贴骨架侧壁，最长C1一侧朝外，与铁芯绝缘骨架保持在中间位置同一垂直平面，成上下对称状卷绕阿基米得螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，边绕边疏解原带间配合，同时建立新带间配合；技术条件要求；卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，外侧最长C₁₊输入极全部带长当满足匝数N＝8后，剪掉除C₁₊输入极外其他各带多余带长成为各带首端S¹，并分别并联成公共正极输入端，公共负极输出端分别接引出线，通过反复调试修正绝缘骨架侧壁及绝缘薄膜层数的厚度，卷绕拉力大小，随卷绕匝数逐渐增加螺线径向半径不同增长，各条成形带输入极与输出极之间产生较大相对伸缩位移失配现象越严重，该现象可缓解和避免螺线型层叠间电压击穿和电压抖动现象。在另一侧铁芯柱绝缘骨架上，用另一组成形带组C_n1或C_n2层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄重复上述制作过程，成形带组C_n1和C_n2在两柱式铁芯绝缘骨架上分别同绕向、相对应引出线并联相接，完成直流反向倍压器C_2n(20)初期制作，或后期为防震、防潮、装配整体，暂以前期工作分析。

成形带组C_n1和C_n2各成形带的输入极、输出极金属薄膜电容面积不重合累计1/2，等于电容值减少1/2，输入电能的一半，转换直流反向倍压器C_2n(20)铁芯磁通磁能，电能另一半转换直流反向倍压器C_2n(20)漏磁场能量。由外侧成形带C₁₊输入极波阻抗为至内侧成形带C₄-输出极波阻抗为2Z₀之间，逐层增加波阻抗约总波阻抗Z₀用集中参数分立元件，电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级，对应的总输入波阻抗总_Z入近似表示， 总输入波阻抗总_Z入，因成形带组C_n1和C_n2并联乘以1/2，电容值减少1/2，可由一组成形带C_n1或C_n2波阻抗值代替，因同绕向磁通量方向相反，数值不等，总磁通量相减，引起波阻抗相减，形成电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，并求出总波阻抗Z₀，由一组成形带C_n1或C_n2的各成形带电感L_n值与各成形带电容C₁、C₂、C₃、C₄之和的比值开平方后乘以这一近似简便表达式，

本发明基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路工作过程是：一个开关周期，双断口开关(10)，或半导体开关用基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路，暂按前方案分析，工作分两种工作模式，先断后合转换触点开关K₁断开、先合后断转换触点开关K₂已经短接导通时，时间t＝t₀电路进入第一工作模式：

(1)电感负载L(15)储能，向限流器并联电路等效电容C_并放电阶段，即t-t_充：电感负载L(15)储能WL，经静触头端之间的结点(12)向并联等效电容C_并＝C+C_2n放电，薄膜聚丙烯缓式缓冲电容C为集中参数元件，电容量大容抗小首先被充电，直流反向倍压器C_2n(20)为非均匀分布参数，非线性器件，并联等效电容C_并受电感负载L(15)储能WL，放电电流i_L电流源作用，其强迫响应与冲激源有关，分别求解：缓冲电容C充电电流i_C，电压u_C线性上升，受电感负载L(15)储能放电和缓冲电容C储能电荷平移共同供电，直流反向倍压器C_2n(20)成形带组C_n1和C_n2首端各成形带电流入射波i_C2n入形成电压入射波，u_C2n入＝u_C(1-e1/τ_n)，n取1、2、3、4，电流入射波相位超前电压入射波相位90°，建立陡化波前沿，自首端前2匝螺线相邻匝间串联电容电压和电压顶升至U_C与缓冲电容C电压u_C相等后，指数性衰减波后沿，进入磁压缩至公共短路结点S，在结点处各反射系数α均等于-1，电压反射波与入射波方向相反，数值相等，抵消为零，电压反射波返回首端过程将带上原充电电压抵消为零；并联等效电容电压具有奇函数性质，f(u_c)+f(-u_c2n反)＝0，电流反射波与入射波数值相等，方向相同合成电流值增至原值2倍，磁能增至原值4倍，4倍电压入射波的电场能量，电能增至原值4倍，相位滞后4倍电流入射波的磁场能量相位90°，电能一半转换磁能，相应磁能转换电能相反过程开始。两公共短路结点相接于S，电感负载L(15)储能放电电流i_C，因并联等效电容C_并电压具有奇函数性质f(u_c)+f(-u_c2n反)＝0，此时并联等效电容相当短路，电感负载L(15)相当开路，出现放电电流i_L＝0时刻，电流上升率ΔiL/Δt下降，并且电感负载L(15)产生自感电势时间t＝t_充，电路进入第二工作模式；

(2)限流器并联电路抵消合成脉冲，无弧分断隔离主电路阶段，即t_充-t_m，

直流反向倍压器C_2n(20)两公共短路结点相接于S，将两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯绝缘骨架上，并联两组同绕向相同成形带组C_n1和C_n2，等效公用磁芯极性相反两个线圈末端短路，两线圈端电压相差180°，电压值为两线圈电压之和，形成电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，各折射波系数均等于β＝0.5，电压幅值为等于2倍反向电压折射波相应反向电流折射波分别互相交叉性极性反转，进入相对成形带组C_n2和C_n1相应各成形带输出极，形成傅里叶级数4级反向脉冲转换，电流折射波相位超前电压折射波相位90°，向电阻R反向放电，遇薄膜聚丙烯缓冲电容C储能W_C，在时间t＝t_m时刻向电阻器R正向放电电压U_Rc＝u_c，正向放电电流发生抵消合成后u_c-2u_c＝-u_c，剩余反向电压脉冲-u_c，形成新反向电压入射波u'_C2n入＝-u_c，产生相应新反向电流入射波等效反向予充电直流反向倍压器C_2n(20)，电容电压脉冲返回电感负载L(15)，产生电抗电势与因放电电流减少，上升率ΔiL/Δt下降，产生自感电势E_L＝V₀抵消为零E_L-E'_L＝V₀-V₀＝0。此时，因各成形带电容值减少1/2，使电场能量另一半转换为铁芯磁通自感电势e_k为正值，与剩余反向电流脉冲建立新磁场电流交链，而磁能另一半则转换与铁芯磁通自感电势e_k并联首端空气隙漏磁通电抗电势e_r为负值，与各成形带极性反转电流交链，e_r、e_k数值大小近似，方向相反，两电势互相抵消合成电势为零e_k-e_r＝0，电感负载L(15)储能W_L，电流放电冲激进一步得到缓冲，当双断口开关(10)，或半导体开关用基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路，暂按前方案分析，双开关K₁、K₂延迟时间Δt等于限流器并联电路抵消脉冲平均延迟变换时间t_m时，Δt＝t_m，先合后断转换触点开关K₂适时无弧分断隔离主电路；当电路短接时，电磁或手动按钮操动K₁、K₂顺序与分断时顺序相反。

以下对本发明做进一步详细描述：

本发明基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，直流电源V₀正极接电感负载L-端(11)，另一端接双断口开关结构(10)的先断后合转换触点开关K₁静触头(12)上，限流器(30)输入端也接在K₁静触头(12)上，输出端接在先合后断转换触点开关K₂动触头(13)上，K₁、K₂双动触头导线相连，K₂静触头(14)接在电源V₀负极上。当电磁或手动按钮操动先断后合转换触点开关K₁开断时，电感负载L(15)储能，经静触头端之间的结点(12)向限流器(30)并联等效电容C_并＝C+C_2n放电。

由于采用基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，实施例，直流触头开关无弧开断铁芯线圈负载L，触头材料无特殊要求，额定直流电压V＝210伏，额定直流电流I_L＝20安、先合后断转换触点开关K₂开距0-3mm，无电弧发生，无过电流，无过电压抖动现象，每次总操作时间T＜10^-3秒，可重复操作，频率1-3H_Z、电磁或手动按钮操动双断口触头机构，采用将桥式双断口电磁机构，改造为带支点弹性簧片设置纵向双动触头，双动触头用导线相连，对应纵向双静触头机构，通过调整纵向双断口开关(10)触头间距、弹性簧片释放弹簧调节螺钉等，使先断后合转换触点开关K₁与先合后断转换触点开关K₂延迟时间Δt与限流器并联电路抵消脉冲平均延迟时间t_m＝t₀-t_m，保持同步Δt＝t_m。

图1所描述的基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，包括电源V₀正极(II)接电感负载L-端，电感负载L另一端接电磁操动双断口触头开关结构(10)，或半导体开关用基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路，暂按前方案分析，接在先断后合转换触点开关K₁静触头(12)上，同时由薄膜聚丙烯缓冲电容器C，可调金属丝接点磁盘电阻器R，直流反向倍压器C_2n(20)组成限流器(30)并联电路输入端也接在K₁静触头(12)上，输出端接在先合后断转换触点开关K₂动触头(13)上，K₁、K₂动触头用导线相连，K₂静触头接在电源V₀负极(14)上，直流反向倍压器C_2n(20)首端公共输入端，接在先断后合转换触点开关K₁静触头(12)上，首端公共输出端接在先合后断转换触点开关K₂动触头(13)上，两尾端公共短路结点相接于S；本发明实施基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路及直流反向倍压器C_2n(20)有关计算制作：

(1)建立公式、参数

确定铁芯线圈电感负载L、电感负载L储能W_L，电感负载L电流I_L上升时间T＝10^-4秒

W_L＝I_LVt＝20安×210伏×10^-4秒＝0.42安伏秒

由电感负载L储能W_L求薄膜聚丙烯缓冲电容C储能W_C＝1/4W_L

W_C＝1/4W_L＝1/4×0.42安伏秒＝0.105安伏秒

由储能W_C求薄膜聚丙烯缓冲电容C

由1/2薄膜聚丙烯缓冲电容C求初始电容C_2n＝1/2C

初始电容C_2n＝1/2C＝1/2×0.00476(F)＝0.00238(F)，C_n＝1/2初始电容C_2n＝0.00119(F)，n取1、2、3、4，按接缝铁芯扼流圈求各成形带电感L_n、匝数N＝8、冷轧硅钢片相对导磁率μ_r＝7000

铁芯横截面A_e＝26×10^-6(m²)

直流反向倍压器C_2n(20)总波阻抗

电阻R＝2总_Zλ±10％≈2×(2Z₀)±10％≈2.4Ω±10％

由初始电容C_2n求初始电容C_2n极板面积A

C_2n为C_n1+C_n2，即初始电容C_2n、C_2n＝0.00238F、π＝3.14、极板间距离d＝0.0001m、薄膜聚丙烯缓冲电容正、负极n＝2、相对介电常数∈_r＝7代入上式

由初始电容C_2n极板面积A求正方形图样一个边长l，确定直流反向倍压器C_2n(20)两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯截面A_e(mm²)：额定电压V＝-210伏、磁芯饱和时间T_充＝10^-4秒，匝数N＝2n，磁通密度变化量ΔB＝10^-4(T)，

(2)制作初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄形成方式：

将等于缓冲电容C二分之一电容值极板面积A做成的一个边长l＝43cm的正方形图样，一条对角线将其分为两个直角等腰三角形，取其中一个直角等腰三角形，将任意一个45°底角平分该角为4个等角，再将三条角平分线延伸至相对直角边，分割该直角等腰三角形为4条顶角相等不等边三角形，将每个三角形各以最短等角边为腰长改成等腰三角形，按顶高长度由大至小排列依次为一组成形带组C_n1或C_n2，初始电容成形带图样，C1顶高52cm，底宽9.5cm，C2顶高46cm，底宽9.2cm，C3顶高43cm，底宽8.6cm，C4顶高42cm，底宽8.4cm的图样，用电容器用铝箔薄带按图样做两组初始电容成形带，各带极板间填充电容器用聚丙烯类绝缘薄膜，填充层数及大于极板边缘尺寸视电压等级，工艺要求酌情而定，取一组成形带组C_n1或C_n2初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，将最长的C1放在下面，依次顺序C2、C3、C4顶角端对齐往上面层叠，各带间同样填充聚丙烯绝缘薄膜，并在顶角端视情况酌情剪掉尖锐部分，形成小直角边形状连接成尾端公共短路结点S接引出线，另一组成形带组C_n1或C_n2初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄照此法同样处理。

(3)卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄方式：

取出预先制好两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯、绝缘骨架，除铁芯截面Ae由计算决定，其他各部尺寸、骨架形状、壁厚、材料等符合电工技术有关标准无特殊要求时，能安放固定成形带组C_n1和C_n2即可；

做好骨架绝缘处理后，将一组层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄由公共短路结点S开始，最短C₄一侧紧贴骨架侧壁，最长C₁一侧朝外，与铁芯、骨架保持在中间位置同一垂直平面，成上下对称状卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，边绕边疏解原各成形带间配合，建立新带间配合；

技术条件要求：卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，当外侧最长C₁₊输入极全部带长满足匝数8±10％后，剪掉除C₁₊输入极外其它各带多余带长，成为各带首端S'，并分别并联成公共正极输入端S'₊和公共负极输出端S'_-，分别接引出线，通过反复调试修正绝缘骨架侧壁及绝缘薄膜层数的厚度，卷绕拉力大小，随卷绕匝数逐渐增加螺线径向半径不同增长，各条成形带输入极、输出极之间产生较大相对伸缩位移失配现象越严重，该现象可缓解和避免螺线型层叠带间电压击穿和电压抖动现象发生。在另一侧铁芯柱绝缘骨架，用另一组层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄重复上述制作过程，成形带组C_n1和C_n2在两柱式铁芯绝缘骨架分别同绕向，相对应相同引出线并联相接，完成直流反向倍压器C_2n(20)初期制作，或后期工作为防震、防潮、装配整体暂以前期工作分析。成形带组C_n1和C_n2各成形带输入极、输出极间金属薄膜电容面积不重合，累计为二分之一，等于电容值减少二分之一，输入电能一半转换直流反向倍压器C_2n(20)铁芯磁通磁能，电能另一半转换直流反向倍压器C_2n(20)漏磁场能量。各初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄电容值，逐带依次相差其电容值排列比例经反复调试修正后，按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级电容值排列比例：各初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄波阻抗，逐层平均相差波阻抗排列比例由外侧C₁₊输入极波阻抗为至内侧C_4-输出极波阻抗2Z₀之间，逐层增加波阻抗约总波阻抗Z₀用集中参数分立元件，电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级，对应的总输入波阻抗总_Z入近似简便表达式为：

在本发明实施方式中，可调金属丝接点磁盘电阻R＝2总_Z入±10％，各成形带总输入波阻抗总_Z入，实测值R≈0-20Ω；不能任意增大薄膜聚丙烯缓冲电容器C电容值，否则可引起主电路LC串联谐振危险；不能将等腰三角形成形带形状任意改成等宽成形带或倒置等腰三角形成形带等形状，否则可产生电弧和电压击穿，无限流作用；将两柱式铁芯绝缘骨架并联两组同绕向相同成形带组C_n2和C_n1，两尾端公共短路结点相接于S，否则无限流作用；将多组单元容量限流器并联电路通过串联满足高电压需求，或并联满足大电流需求，或混联满足高功率需求等方式实验，前后级波阻抗应匹配，相关参数有所适当修正。当进行蓄电池组反激变换器脉冲放电去极化，带内均衡充电去极化的双向去极化电路实验时，与其他去极化电路比较效果最佳，并与实验方式：慢脉冲放电、快脉冲放电、放电倍率固定或适时转变、脉冲周期适时转变、蓄电池种类、容量等因素有关，需进一步具体设计实施。

本发明基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路工作原理：

一个开关周期，双断口开关结构(10)或半导体开关用基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路做缓冲电路暂按前方案分析，双断口开关结构(10)工作分两种工作模式，先断后合转换触点开关K₁断开、先合后断转换触点开关K₂已经短接导通时，时间t＝t₀电路进入第一种工作模式。

(1)电感负载L(15)储能W_L，向限流器(30)并联电路并联等效电容C_并放电阶段(t₀-t_充)

电感负载L(15)储能W_L，经静触头端之间的结点(12)向限流器(30)并联电路并联等效电容C_并＝C+C_2n放电，薄膜聚丙烯缓式缓冲电容C为集中参数元件，直流反向倍压器C_2n(20)为非均匀分布参数，非线性器件，分别求解。

电容器C电容量大容抗小，电感负载L(15)储能W_L，首先向薄膜聚丙烯缓式缓冲电容器C放电，由电感负载L(15)储能W_L，冲激电流源建立的LC串联二阶电路，冲激响应转换零输入响应求解，建立的初始条件为：电感负载L相当短路，缓冲电容C相当开路，等效电路状态方程有：u_L＝v₀、i_C＝0，t＞0后电感负载L电流i_L开始增大，状态方程有：

电感负载L直流电阻r₀ (1-2)

U_C＝V₀[1-cos w₀(t₀-t_充)] (1-3)

缓冲电容器C充电电流i_C，电压u_C线性上升，储能W_C＝1/2i_C(u_C)²。

直流反向倍压器C_2n(20)储能当缓冲电容器C电压U_C升至0.7u_C，储能W_C＝1/2i_C(0.7u_C)²＝1/2W_C时，受电感负载L储能放电、缓冲电容器C充电储能电荷平移共同供电，直流反向倍压器C_2n(20)储能已满进入磁压缩，增加互感M_n，减少电感L_n，各成形带电流入射波各成形带C₁、C₂、C₃、C₄的相应波阻抗相位超前各成形带电压入射波(其中)相位90°，直流反向倍压器C_2n(20)各成形带其单位长度参数L₀、C₀沿单位长度具有不同变化，变换脉冲时与不均匀成形带的成形带组型式、单位长度波阻抗变化程度等有关，难以准确表达，用集中参数分立元件C型Guillmen网络，电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级对应波阻抗近似描述，傅里叶级数4级波阻抗分别对应为：Z₁≈1/4Z₀、Z₃≈3/4Z₀、Z₅≈5/4Z₀、Z₇≈7/4Z₀，直流反向倍压器C_2n(20)各成形带总输入波阻抗：总波阻抗Z₀近似简便表达式：

直流反向倍压器C_2n(20)制作成形带组C_n1和C_n2时，输入、输出极发生错位失配现象，与原设计值存在误差，取近似值，各成形带正极输入端与负极输出端之间以容抗为主，波阻抗小，迅速衰减以感抗为主波阻抗增大至公共短路结点S，由于电感负载L(15)储能W_L放电和缓冲电容器C充电储能电荷平移的共同供电，直流反向倍压器C_2n(20)首端各电流入射波由积分形成各电压入射波 即是带长L_n某位置，又是时间t的函数，分别以不同速度分别自首端向尾端公共短路结点S传播，传播过程原先以静电场方式储存在带中电能一半被转变磁能，成形带组C_n1和C_n2间各输入极电感L_n、互感M_n，与交叉性极性反转相对应成形带组C_n2和C_n1，各输出极电感L_n、互感M_n，通过耦合因数K_n(平均)，将磁能一半转移至相对另一个成形带组C_n2和C_n1各成形带输出极电感L_n，耦合因数半耦合，M_n包括：M(C_n1-L₃₊)(C_n2-L_2-)、M(C_n1-L₂₊)(C_n2-L_3-)、M(C_n1-L₄₊)(C_n2-L_1-)、M(C_n1-L₁₊)(C_n2-L_4-)，对应的包括： 磁能另一半转换与铁芯磁通自感电势e_k并联首端空气隙漏磁通电抗电势e_r为负值。直流反向倍压器C_2n(20)并且逐渐把螺线相邻匝间形成串联电容，各成形带电容电压U_C(平均)，转换螺线相邻匝间串联电容电压和直流反向倍压器C_2n(20)成形带组C_n1和C_n2并联后形成的每条成形带平均电容值每条成形带平均电容电压与平均电容C_2n平均成正比，直流反向倍压器C_2n(20)螺线相邻匝间串联电容电压和并联后电容电压与电容C电压U_C保持电压平衡关系。

由此式求得匝数N＝2n＝8，电感负载L(15)储能W_L，和缓冲电容器C充电储能W_C电荷平移，向直流反向倍压器C_2n(20)电能一半转变磁能持续供电，并联等效电容C_并＝C+C_2n转变串联等效电容直流反向倍压器C_2n(20)前2匝串联电容电压和顶升至与缓冲电容器C电压U_C相等后，直流反向倍压器C_2n(20)首端前2匝电容值约占成形带组C_n1和C_n2的两个直角等腰三角形电容极板面积之和A的1/2，卷绕螺线型层叠成形带组，相邻匝间形成串联电容，电容极板两面形成电压，串联电容电压增至2倍，等于缓冲电容器C电压U_C后，按初始电容直角等腰三角形电容极板正切45°＝-1，随匝数增加呈指数律衰减至公共短路结点S进入磁压缩，在结点处各反射系数α均等于-1，各电压反射波与电压入射波数值大小相等，方向相反抵消为零，返回首端过程将带上原充电电压抵消为零，相应各电流反射波与入射波数值大小相等，方向相同合成后，使电流值增至原值2倍，电流入射波使磁场能量增至原值4倍，电压折射波使电场能量增至原值4倍，其相位滞后电流入射波磁场能量相位90°，电能一半转换磁能，相应磁能转换电能相反过程开始，电感负载L(15)储能W_L，放电电流上升率Δi_L/Δt下降，电感负载L(15)产生自感电势时间t＝t_充，电路进入第二工作模式；

(2)限流器(30)并联电路抵消合成脉冲，无弧分断隔离主电路阶段(t_充-t_m)

直流反向倍压器C_2n(20)两公共短路结点相接于S，将两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯绝缘骨架上并联两组同绕向相同成形带组C_n1和C_n2，等效公用磁芯极性相反两个线圈末端短路加极性相接，两个线圈端电压相差180°，电压值为两个线圈电压之和，受电感负载L(15)储能W_L、电容器C充电储能W_C电荷平移冲激电流源作用，直流反向倍压器C_2n(20)响应中，其自然响应与电流以t_m为周期函数的傅里叶级数4级反向脉冲转换有关，各折射系数均等于β＝0.5，电压幅值均等于形成2倍反向电压折射波相应反向电流折射波由成形带组C_n1和C_n2分别互相交叉性极性反转，进入相对应成形带组C_n2和C_n1各成形带输出极反向脉冲转换，向电阻R反相放电，因电阻R≈2总_Z入与直流反向倍压器C_2n(20)总输入波阻抗匹配无反射波，遇缓冲电容C储能W_C，在时间t＝t_m时刻向电阻R正向放电电压u_Rc≈u_c，正向放电电流抵消合成后剩余反向电压脉冲-u_c，形成新反向电压入射波-u'_C2n入＝-u_C，相应新反向电流入射波等效反向予充电直流反向倍压器C_2n(20)电容电压脉冲，返回电感负载L(15)，产生电抗电势与因放电电流减少，电流上升率Δi_L/Δt下降，产生自感电势E_L＝V₀抵消为零E_L-E'_L＝V₀-V₀＝0，此时电能另一半转换铁芯磁通自感电势e_k为正值，与剩余反向电流脉冲建立新磁场电流交链，具有延迟性，而磁能另一半转换与铁芯磁通自感电势e_k并联首端空气隙漏磁通电抗电势e_r为负值，与漏磁场分布各成形带极性反转电流交链。两电势e_r、e_k方向相反，大小近似合成电势为零e_k-e_r＝0，电感负载L(15)储能W_L，冲激电流源放电进一步得到缓冲，若第一次非谐振振荡过程未能耗尽电感负载L储能，将在自行发生的第二次振荡过程中耗尽剩余所有能量。

可调金属丝接点磁盘电阻R＝2总_Z入±10％

直流反向倍压器C_2n(20)产生反向抵消脉冲，平均脉宽延迟变换时间t_m

限流器(30)并联电路耗能ΔW，与电感负载L(15)储能W_L相等。

此时双断口触点开关K₁、K₂延迟时间Δt＝t_m，先合后断转换触点开关K₂适时无弧分断隔离主电路；电路短接时操动K₁、K₂顺序恰与分断时顺序相反。

本发明直流反向倍压器C_2n(20)波过程分析，基于Blumlein传输线原理，结合C型Guillmen网络，物理法分析：

t₁＝(l₃₊+l_2-)/v₀期间，成形带组C_n1和C_n2的两个C₃₊输入极电流入射波波阻抗分别为两个公共短路结点相接于S，成形带组C_n1和C_n2的两个反向电流折射波相位超前电压折射波相位90°，分别互相交叉性极性反转，进入相对成形带组C_n2和C_n1中，与两个C₂₊输入极相邻两个C_2-输出极，波阻抗分别为两个成形带组C_n2和C_n1的两个C_2-输出极同时分别获得2倍反向电压折射波相应反向电流折射波此时因成形带组C_n1和C_n2同绕向分别卷绕在两柱式铁芯，每柱上电流入射波磁通、电流折射波磁通的磁通方向相反，波阻抗相减分别为形成电流以t₁为周期函数傅里叶级数第一级反向脉冲转换；

t₂＝(l₂₊+l_3-)/v₀期间，同理，成形带组C_n1和C_n2中与两个C_2-输出极相邻的两个C₂₊输入极，电流入射波波阻抗分别为两个公共短路结点相接于S，成形带组C_n1和C_n2的两个反向电流折射波相位超前电压折射波相位90°，分别互相交叉性极性反转，进入相对成形带组C_n2和C_n1中，与两个C₄₊输入极相邻两个C_3-输出极，波阻抗分别为两个成形带组C_n2和C_n1的两个C_2-输出极同时分别获得2倍反向电压折射波相应反向电流折射波此时因成形带组C_n1和C_n2同绕向分别卷绕在两柱式铁芯，每柱上电流入射波磁通、电流折射波磁通的磁通方向相反，波阻抗相减分别为形成电流以t₂为周期函数傅里叶级数第二级反向脉冲转换；

t₃＝(l₄₊+l_1-)/v₀期间，同理，成形带组C_n1和C_n2中与两个C_3-输出极相邻的两个C₄₊输入极，电流入射波波阻抗分别为两个公共短路结点相接于S，成形带组C_n1和C_n2的两个反向电流折射波相位超前电压折射波相位90°，分别互相交叉性极性反转，进入相对成形带组C_n2和C_n1中，与两个C₂₊输入极相邻两个C_1-输出极，波阻抗分别为两个成形带组C_n2和C_n1的两个C_2-输出极同时分别获得2倍反向电压折射波相应反向电流折射波此时因成形带组C_n1和C_n2同绕向分别卷绕在两柱式铁芯，每柱上电流入射波磁通、电流折射波磁通的磁通方向相反，波阻抗相减分别为形成电流以t₃为周期函数傅里叶级数第三级反向脉冲转换；

t₄＝(l₁₊+l_4-)/v₀期间，同理，成形带组C_n1和C_n2中与两个C_1-输出极相邻的两个C₁₊输入极，电流入射波波阻抗分别为两个公共短路结点相接于S，成形带组C_n1和C_n2两个反向电流折射波相位超前电压折射波相位90°，分别互相交叉性极性反转，进入相对成形带组C_n2和C_n1中，与两个C₄₊输入极相邻两个C₄-输出极，波阻抗分别为两个成形带组C_n2和C_n1的两个C_4-输出极同时分别获得2倍反向电压折射波相应反向电流折射波此时因成形带组C_n1和C_n2同绕向分别卷绕在两柱式铁芯，每柱上电流入射波磁通、电流折射波磁通的磁通方向相反，波阻抗相减分别为因波阻抗无负值取绝对值，形成电流以t₄为周期函数傅里叶级数第四级反向脉冲转换。

来源于上述发明：基于直流反向倍压器的限流器并联电路和电池双向去极化电路，用于电流过零法直流无弧分断电感储能限流器并联电路，结合蓄电池反激变换器电路，产生本发明用于蓄电池反激变换器脉冲放电去极化，带内均衡充电去极化的双向去极化电路，本发明除与上述发明具有相同内容，不再重复共同应用外，在上述发明基础上，进行修改，增加以下内容：

进一步地，在基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路的基础之上，结合蓄电池反激变换器电路，本发明还提出一种基于直流反向倍压器的用于蓄电池组反激变换器脉冲放电去极化且带内均衡充电去极化的双向去极化电路，该双向去极化电路的具体结构如下：

(1)直流反向倍压器C_2n'(20')，两个成形带组C_n1和C_n2，两组初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，的各正极输入极尾端引出线，从公共短路结点S引出线中分离出来，改为相同对应的两个正极输入极尾端引出线，并联成一条单独的尾端引出线，如C_n1'-C₁₊'正极输入极尾端引出线和相同对应的，C_n2'-C₁₊'正极输入极尾端引出线，并联成一条单独的C₁₊'正极输入极尾端引出线，依此类推……，C_n2'-C₄₊'正极输入极尾端引出线和相同对应的C_n2'-C₄₊'正极输入极尾端引出线，并联成一条单独的C₄₊'正极输入极尾端引出线，将并联后单独的四条C₁₊'、C₂₊'、C₃₊'、C₄₊'正极输入极尾端引出线，分别按电流以t_m为周期函数，傅里叶级数4级，以下简称级数4级，形成反向脉冲转换的各成形带顺序，依次经二极管VD₁～VD₄正向连接至蓄电池组串联各节电池连接点1、2、3、4，如级数第1级成形带有(l₃₊'+l_2-)，将并联后的成形带C₃₊'正极输入极尾端引出线，经二极管VD₁，正向连接至蓄电池组电源V₀正极(11')，即第一节串联电池连接点1，依此类推……，级数第4级成形带有(l₁₊'+l_4-)，将并联后的成形带C₁₊'正极输入极尾端引出线，经二极管VD₄，正向连接至蓄电池组第4节串联电池连接点4，蓄电池组暂以4串方式分析。

(2)直流反向倍压器C_2n'(20')，从公共短路结点S引出线中，分离出各正极输入极尾端引出线后，剩余各负极输出极尾端引出线，仍并联在一起连接在蓄电池组负极连接线(14')。双开关K₁、K₂改由先断后合功率开关VT₁、先合后断功率开关VT₂取代，VT₁、VT₂延迟时间仍为Δt，电路短接时操动顺序与分断时顺序相反。

(3)限流器(30')中取消并联电阻器R，由多个电池内阻nr₀'充当，并联电阻器由续流二极管VD₅反向并联在原接点，待各成形带正极输入极电流进入磁压缩，增加互感M_n转移能量，经各负极输出极首端把这些转移来的能量，通过续流二极管VD₅反向导通，形成级数4级反向脉冲转换，负反馈向蓄电池进行内均衡充电去极化闭环回路。

(4)工作原理：

该电路由三部分组成：反激变换器-RCC电路(10')、内均衡充电直流反向倍压器C_2n'(20')和包含内均衡充电直流反向倍压器C_2n'(20')的限流器(30')并联电路，其中反激变换器-RCC电路(10')可采用现有的反激变换器电路实现，如图3所示，反激变换器-RCC电路(10')包括脉冲变压器T、电阻R₁、电阻R₂、R₃、占空比可调直流电压输出v₀、电容C'、二极管VD₆、先断后合功率开关VT₁和先合后断功率开关VT₂。

当接通电源V₀后，电流经电阻R₁，向先合后断功率开关VT₂提供基极电流，使先合后断功率开关VT₂先导通短接，脉冲变压器T初级绕组电感L(15')初始电流很小，由零开始上升，先合后断功率开关VT₂发射极电阻R₂电压上升，经时间Δt后，先断后合功率开关VT₁导通，初级绕组电感L(15')储能电流i_L被分流，电阻R₂电压下降，先断后合功率开关VT₁截止。电感L(15')储能W_L向包含内均衡充电直流反向倍压器C_2n'(20')的限流器(30')并联电路放电，经时间Δt后，先合后断功率开关VT₂截止。

受电感L(15')储能放电和电容C充电储能电荷平移共同供电，内均衡充电直流反向倍压器C_2n'(20')的各成形带正极输入极尾端引出线，分别按电流以t_m为周期函数，傅里叶级数4级反向脉冲转换顺序，依次经各正向连接二极管VD₁～VD₄与蓄电池组串联电池各连接点1、2、3、4相接，它们分别为成形带C₃₊'正极的尾端引出线，经VD₁正向连接至第一节电池连接线1，成形带C₂₊'正极的尾端引出线经VD₂正向连接至第二节电池连接线2，成形带C₄₊'正极的尾端引出线经VD₃正向连接至第三节电池连接线3，成形带C₁₊'正极的尾端引出线经VD₄正向连接至第4节电池连接线4，进行蓄电池组内均衡充电去极化。

同时，各成形带负极输出极的首端引出线将各正极输入极电流进入磁压缩，增加互感M_n，减少电感L_n+转移来的磁能电流，经反向导通续流二极管VD₅向内均衡充电直流反向倍压器C_2n'(20')电路持续供电，组成负反馈闭环循环回路。

在一个脉冲放电周期，反激变换器-RCC电路，脉冲放电条件下，充电可接受电流是充电时间指数函数，所消耗能量为电感储能的通过脉冲变压器T次级绕组L'，占空比可调的直流电压v₀输出，满足负载对能量的需求，消耗能量为电感储能剩余的每个周期消耗蓄电池实际能量为理论上延长蓄电池循环寿命至换言之，反激变换器将初级绕组剩余储能电流经次级绕组、反向二极管VD₆、滤波电容C'、转换占空比可调直流电压v₀输出，构成脉冲放电去极化带内均衡充电去极化双向去极化电路，每个脉冲放电周期消耗蓄电池实际储能，由下降至理论上延长蓄电池循环寿命至

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种直流反向倍压器，其特征在于，直流反向倍压器C_2n(20)的结构是：

由两柱式铁芯和两个阿基米德螺线型层叠成形带组C_n1和C_n2并联组成，每个成形带组分别由四条成形带构成，四条成形带分别是初始电容成形带C₁、C₂、C₃和C₄，并且初始电容成形带C₁、C₂、C₃和C₄的电容值依次减小，每条成形带有正极输入端和负极输出端，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的各正极输入极首端引出线和尾端引出线、各负极输出极首端引出线和尾端引出线分别并联，形成公共正极输入端S'₊的引出线和公共负极输出端S'_-的引出线，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄所有尾端引出线连接，形成一个公共短路结点S的引出线。

2.根据权利要求1所述的直流反向倍压器，其特征在于，直流反向倍压器(20)的制作条件是：

①成形带组C_n1和C_n2中的初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的各首端以容抗为主，缓变感抗为主至尾端公共短路结点S，容抗分别为1/ωc₁、1/ωc₂，1/ωc₃，1/ωc₄，其电容值按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级电容值排列比例： 平均脉宽延迟时间初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄分别以各2倍带长除以磁饱和时波速ν₀，为各脉宽延迟时间t_n，成形带数n取1、2、3、4，角频率ω，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄电容值按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级电容值C₁/n²，分别为C1、

②成形带组C_n1和C_n2分别按照初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄层叠顺序一起层叠后，分别卷绕在两柱式铁芯绝缘骨架上；

③成形带组C_n1和C_n2均由最外侧成形带各匝间串联电容ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄，逐匝顺序的螺线相邻匝间形成串联电容ΔC_n1N和ΔC_n2N，匝数N取值是1～8正整数，按匝数依次串联各匝间串联电容ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃、ΔC₄，每匝串联电容值计算公式为其值总是小于每匝串联电容中最小值ΔC₄，每匝串联电容值不同，随匝数增加和各成形带首端以容抗为主缓变感抗为主至尾端，逐渐减少；

④成形带组C_n1和C_n2采用同绕向分别卷绕在两柱式铁芯绝缘骨架上，相对应引出线并联相接；

⑤成形带组C_n1和C_n2两个尾端的公共短路结点引出线相接于公共短路结点S，使成形带组C_n1和C_n2各成形带输入极脉冲，互与相对应成形带组C_n2和C_n1各成形带输出极脉冲互相交叉性极性反转各高电压对应端同向串联，等效电感L_n(等效)＝(C_n1-L_n)+(C_n2-L_n)+2M_n，分布于成形带组C_n1和C_n2与交叉性极性反转相对应成形带组C_n2和C_n1之间，各耦合电感L_n、互感M_n同向串联，同绕向两个成形带组C_n1和C_n2在每柱铁芯各输入极电流波磁通量和各输出极电流折射波磁通量，磁通方向相反，数值不等，合成总磁通量相减，相应各成形带波阻抗相减，形成与C型Guillmen网络相关的电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换，其自然响应与并联等效电容C_并＝C+C_2n，电压具有奇函数性质f(u_c)+f(-u_c2n反)＝0有关，而强迫响应与电流源有关，此时并联等效电容相当短路，电感负载L(15)相当开路，出现放电电流i_L＝0时刻；

⑥成形带组C_n1和C_n2每条成形带自首端以容抗为主波阻抗小，缓变感抗为主波阻抗增大至公共短路结点S，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的正极电感L_n+和感抗ωL₊，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的负极电感L_n-和感抗ωL_-，各正负极电感值均相等L_n+＝L_n-。

3.根据权利要求1或2所述的直流反向倍压器，其特征在于，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的形成方式是：

将等于缓冲电容器C二分之一电容值A的电容极板面积，作为正方形面积绘制一个边长相等的正方形图形，绘制一条对角线将其分为两个直角等腰三角形，取其中一个直角等腰三角形将任意一个45°底角平分该角为四个等角，再将其中三条角平分线延伸至相对直角边，分割该直角等腰三角形为四条顶角相等的不等边三角形，将每个三角形各以最短等角边为腰长改成等腰三角形，以此等腰三角形的形状用电容器用铝箔薄带和电容器用绝缘薄膜制作成形带，通过等腰三角形顶角高确定两组成形带组C_n1和C_n2的初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，满足C₁>C₂>C₃>C₄。

4.根据权利要求1或2所述的直流反向倍压器，其特征在于，直流反向倍压器C_2n(20)卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的方式是：

①取出预先制好两柱式叠接缝冷轧硅钢片铁芯、绝缘骨架，铁芯截面Ae按下式设定：其中额定电压V，磁芯饱和时间t_充，最大卷绕匝数N，磁通变化量ΔB，两柱式铁芯高、绝缘骨架等形状、尺寸、材料满足电工技术标准外，设计无特殊要求时，视情况能安放两个成形带组C_n1和C_n2即可；

②做好骨架绝缘处理后，两个成形带组初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄分别按顺序层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，并在尾端各引出线连接成一个公共短路结点S引出线，由结点S开始分别在两柱式铁芯绝缘骨架卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，将最短C₄一侧紧贴骨架侧壁，最长C₁一侧朝外，与铁芯、骨架保持在中间位置同一垂直平面成上下对称状卷绕，边绕边疏解原各成形带间配合，建立新带间配合，随匝数增加，越靠近外侧各成形带的相对位移失配现象越严重，该现象可避免和缓解螺线型层叠成形带间电压击穿和电压抖动现象；

③技术条件要求：卷绕阿基米德螺线型层叠初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄，当外侧最长C₁₊输入极全部带长满足最大匝数8后，剪掉除C₁₊输入极外其它各带多余带长，成为各带首端S'，并分别并联成公共正极输入端S'₊和公共负极输出端S'_-，分别接引出线，产生失配现象，各成形带输入极、输出极间金属薄膜电容面积不重合面积累计二分之一，等于电容值减少二分之一，电能一半转换磁能，电能另一半转换直流反向倍压器C_2n(20)漏磁场能量，初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的输入极与输出极之间以及每条成形带之间均有绝缘薄膜。

5.一种基于权利要求1至4任意一项所述的直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，其特征在于，

直流反向倍压器C_2n(20)的公共正极输入端S'₊引出线和公共负极输出端S'_-引出线并联连接有薄膜聚丙烯缓冲电容器C和可调金属丝接点磁盘电阻器R，构成限流器(30)并联电路。

6.根据权利要求5所述的基于直流反向倍压器的直流无弧分断电感储能限流器并联电路，其特征在于，

直流反向倍压器C_2n(20)的公共正极输入端S'₊引出线连接在双断口开关(10)电感负载L(15)的一端，与先断后合转换触点开关K₁的静触头之间的结点(12)上，公共负极输出端S'_-引出线连接在双断口开关(10)的先断后合转换触点开关K₁的动触头，与先合后断转换触点开关K₂的动触头之间的结点(13)上，先断后合转换触点开关K₁和先合后断转换触点开关K₂的动触头用导线连接；

直流电源V₀正极接电感负载L(15)的另一端(11)，直流电源V₀负极接先合后断转换触点开关K₂的静触点(14)，当先断后合转换触点开关K₁、与先合后断转换触点开关K₂延迟时间Δt，等于限流器(30)抵消脉冲电路平均延迟时间t_m时，Δt＝t_m，先合后断转换触点开关K₂无弧分断隔离主电路，当主电路短接时，操动双开关先断后合转换触点开关K₁、先合后断转换触点开关K₂顺序与分断时顺序相反。

7.一种基于权利要求1至4任意一项所述的直流反向倍压器的用于蓄电池组反激变换器-RCC电路脉冲放电去极化，且带内均衡充电去极化的双向去极化电路，其特征在于，

将直流反向倍压器C_2n(20')中的两组初始电容成形带C₁、C₂、C₃、C₄的各正极尾端引出线从公共短路结点S的引出线中分离，且相对应的两个正极尾端引出线并联成一条单独的正极尾端引出线，各个单独的正极尾端引出线按电流以t_m为周期函数傅里叶级数4级反向脉冲转换顺序，分别经二极管正向连接至蓄电池组中串联各节电池的1、2、3、4连接点上，每节电池具有内阻r₀'；

直流反向倍压器C_2n(20')的公共正极输入端S'₊引出线和公共负极输出端S'_-引出线并联连接有薄膜聚丙烯缓冲电容器C和续流二极管VD₅；

蓄电池组的正极输出电流至反激变换器的脉冲变压器T初级绕组的输入端，反激变换器的脉冲变压器T初级绕组的电感储能W_L，反激变换器将初级绕组的储能电流向包含内均衡充电直流反向倍压器C_2n(20')电路的限流器(30')并联电路充电。