CN112445261B - 一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，包括：负载支路和线性调整管旁路；线性调整管旁路和负载支路并联；其中，线性调整管作为线性压控电流源，通过控制线性调整管压控端电压实现对线性调整管旁路电流的控制，以在负载电流调控阶段根据预设负载电流值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流值。在负载电流调控阶段，通过在线性调整管旁路串联RC网络，并通过开关管控制电容器充放电，调节电容器电压，从而降低线性调整管电压，减小线性调整管功耗。该方法不影响线性调整管的电流控制特性，在不影响原有功能的前提下，减少了线性调整管的使用数量。

Description

一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络。

背景技术

在诸多科学装置及医疗设备中，要求电流的稳定度达到百万分之一（ppm，partpermillion）级别，例如，中科院物理研究院的稳态强磁场装置、核磁共振相关的科学研究和医疗设配、以及上海瑞金医院质子治疗示范装置都要求电流稳定度优于50 ppm，甚至达到1 ppm。通常无源滤波器无法达到如此高的稳定度，现有设备基本采用并联有源滤波器或同时使用无源滤波器和并联有源滤波器，通过额外添加电源设备根据电流检测值对电流进行主动补偿来滤除电源中的纹波。在直流稳态装置或可调压装置中，并联有源滤波器只需滤除纹波，所需输出电流很小，即使电压较高，设备功率也不大，因此可以接受。但是，纹波补偿要求补偿电源本身具有很高的精度，这是一个很大的挑战。另外，受电源功率限制，该方法难以实现大范围电流调控。假如可以在没有外加电源的情况下，实现电流的主动补偿对节约成本、降低技术难度大有裨益。专利CN201810411004.7公开一种基于半导体器件处于线性区放大时的流控特性，提出一种吸电流并联型线性电流调控网络，对电流进行高精度调控，以产生高稳定度平顶脉冲磁场。该方法即适用于电流纹波的滤除，也适用于电流的大范围调控。但是，并联旁路中半导体器件作为线性调整管使用，在工作中过程中承受的端电压较高，导致功耗很大，因此需要并联多个半导体器件，价格昂贵。为此，专利申请CN110581641A公布了一种减小线性调整管功耗的装置和方法，但是，通过额外添加电源设备对线性调整管的串联电阻进行电流注入，下文简称为电流注入法，抑制线性调整管的端电压，减小其功耗。该方法可以减少装置的半导体使用数量，大幅度的节约了成本。但是其存在以下不足：其一是，需要添加电流注入电源，成本高，开发周期长，使用较为复杂；其二是，该方法将线性调整管的能量损耗转移到了电阻上，装置总的能量损耗增加了。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，旨在解决并联型线性电流调控网络中线性调整管功耗大、并联数量多的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，包括：负载支路和线性调整管旁路；所述线性调整管旁路和负载支路并联；

所述线性调整管旁路包括：线性调整管、第一电阻、电容、第二电阻、开关管以及控制单元；

所述第一电阻和电容串联构成第一串联支路，所述第二电阻和开关管正向串联构成第二串联支路；所述第一串联支路和第二串联支路并联组成所述线性调整管的调压网络；所述线性调整管的第三端与所述调压网络的一端正向串联；线性调整管第二端连接所述控制单元，所述控制单元连接所述开关管的驱动端；线性调整管的第一端和调压网络的另一端构成所述线性调整管旁路的两端；控制单元用于调控线性调整管第二端的电压以及用于控制所述开关管的通断；所述线性调整管的正向电流大小受其第二端的电压控制，所述线性调整管第一端和第三端之间的电压作为线性调整管的端电压；

所述控制单元采集负载支路的电流值，当负载支路接通其供电电源后，负载电流从零开始增大，当负载电流未达到预设负载电流参考值之前，则控制单元控制所述线性调整管旁路关闭，该阶段为负载电流上升阶段；控制单元检测到负载电流值首次上升到预设负载电流参考值时，进入负载电流调控阶段，在该阶段内，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，使得线性调整管旁路产生相应的旁路电流，从而使得负载支路的电流稳定在预设负载电流参考值；

在负载电流调控阶段，所述控制单元采集线性调整管的端电压值，若所述端电压值大于预设端电压参考值，则控制开关管关断，旁路电流经第一电阻流入电容，电容电压升高，从而使得线性调整管端电压下降；若所述端电压值小于预设端电压参考值，则控制开关管导通，旁路电流经过第二电阻和开关管流出，同时电容经第一电阻和第二电阻放电，电容电压降低，从而使得线性调整管端电压上升，以控制线性调整管的端电压稳定在预设端电压参考值，所述预设端电压参考值是线性调整管线性放大区的电压最低值。

在一个可能的实施例中，调控网络还包括：主回路阻抗；

所述线性调整管旁路和负载支路并联后与所述主回路阻抗串联；

在负载电流调控阶段，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，具体为：若负载电流值小于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流减小，从而使得所述阻抗两端的电压减小，负载电压升高，继而使得负载电流升高；若负载电流值大于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流增大，从而使得主回路阻抗电压增大，负载电压减小，继而使得负载电流减小；通过上述过程，可以根据预设负载电流参考值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流参考值。

在一个可能的实施例中，所述控制单元包括：PWM隔离驱动模块；所述PWM隔离驱动模块连接所述开关管的驱动端；

所述控制单元采集线性调整管的端电压值，若所述端电压值大于预设端电压参考值，则指示PWM隔离驱动模块产生低电平脉宽信号，以控制开关管关断；若所述端电压值小于预设端电压参考值，则指示PWM隔离驱动模块产生高电平脉宽信号，以控制开关管导通。

在一个可能的实施例中，所述控制单元包括：线性隔离驱动模块；所述线性隔离驱动模块连接所述线性调整管的第二端，为线性调整管第二端提供电压；

所述控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，具体为：所述控制单元根据所述电流值和预设负载电流参考值的差值产生相应的模拟电压信号；所述模拟电压信号控制所述线性隔离驱动模块为线性调整管第二端提供对应的电压。

在一个可能的实施例中，所述第一电阻和第二电阻为无感电阻。

在一个可能的实施例中，所述线性调整管和开关管均可由多个相同的器件并联，根据负载支路和线性调整管旁路共用的供电电源、主回路阻抗以及负载支路参数选择并联个数。

第二方面，本发明提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控方法，包括如下步骤：

在负载支路旁边并联线性调整管旁路；所述线性调整管旁路包括：串联的线性调整管和调压网络；所述调压网络包括两个并联的支路，第一条支路包括电容，第二条支路包括开关管，两个并联支路均串联有电阻；所述线性调整管包括第一端、第二端以及第三端，其第三端连接调压网络的一端，第一端和调压网络的另一端构成线性调整管旁路的两端，所述线性调整管的正向电流大小受其第二端的电压控制，所述线性调整管第一端和第三端之间的电压作为线性调整管的端电压；

当负载支路接通其供电电源后，负载电流从零开始增大，当负载电流未达到预设负载电流参考值之前，则控制所述线性调整管旁路关闭，该阶段为负载电流上升阶段；

当检测到负载电流值首次上升到预设负载电流参考值时，进入负载电流调控阶段，在该阶段内，根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，使得线性调整管旁路产生相应的旁路电流，从而使得负载支路的电流稳定在预设负载电流参考值；

在负载电流调控阶段，若线性调整管的端电压值大于预设端电压参考值，则控制开关管关断，旁路电流经第一条支路流入电容，电容电压升高，从而使得线性调整管端电压下降；若线性调整管的端电压值小于预设端电压参考值，则控制开关管导通，旁路电流经过第二条支路流出，同时电容经两条并联支路的电阻放电，电容电压降低，从而使得线性调整管端电压上升，以控制线性调整管的端电压稳定在预设端电压参考值，所述预设端电压参考值是线性调整管线性放大区的电压最低值。

在一个可能的实施例中，该调控方法还包括如下步骤：

将线性调整管旁路和负载支路并联后与阻抗串联；

在负载电流调控阶段，根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，具体为：若负载电流值小于预设负载电流参考值，则控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流减小，从而使得所述阻抗两端的电压减小，负载电压升高，继而使得负载电流升高；若负载电流值大于预设负载电流参考值，则控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流增大，从而使得主回路阻抗电压增大，负载电压减小，继而使得负载电流减小；通过上述过程，可以根据预设负载电流参考值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流。

在一个可能的实施例中，所述第一电阻和第二电阻为无感电阻。

在一个可能的实施例中，所述线性调整管和开关管均可由多个并联，根据负载支路和线性调整管旁路共用的供电电源、主回路阻抗以及负载支路参数选择并联个数。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，与现有技术相比，解决了现有并联型线性电流调控网络中线性调整管无调压网络时，其端电压在其线性放大区变化范围大，端电压较高，导致线性调整管功耗大、并联数量多，本发明通过线性调整管的调压网络控制线性调整管的端电压保持在其线性放大区的最小值，使得线性调整管的功耗降低，减少了线性调整管的并联数量；进一步地，相比现有电流注入法控制线性调整管的端电压的方案，本发明所提方法不需要额外添加电源设备对线性调整管的串联电阻进行电流注入，将线性调整管调压网络的整体功耗减小了3倍以上，而且，由于取消了电流注入电源，调控网络系统的成本、体积和技术难度大幅度降低，系统的功率等级越大本发明方法的优势就越明显，详见实施例。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络结构图；

图2为本发明实施例提供的线性调整管旁路的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络电路图；

图4为本发明实施例提供的不同情况下负载电流I₁的调控过程对比图；

图5为本发明实施例提供的不同情况下线性调整管总功耗对比图；

图6为本发明实施例提供的与电流注入法对比的调控期间大功率可控电源输出的电流电压波形图；

在所有附图中，U₁为主电源；K₁为开关；Z₁为负载分压阻抗；Z₂为负载阻抗；Q₁为线性调整管；R₁为第一电阻；R₂为第二电阻；C为电容器；Q₂为开关管；1为负载电流传感器；2为旁路电流传感器；3为电压传感器；4为控制器；5为线性隔离驱动；6为PWM隔离驱动；I₁表示负载电流；I_ref表示负载电流参考值；V₁表示线性调整管Q₁的端电压；V_ref线性调整管Q₁的端电压参考值；V₂表示线性隔离驱动控制电压；V₃为线性隔离驱动输出电压；G₁表示PWM隔离驱动控制信号。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，旨在解决并联型线性电流调控网络中线性调整管功耗大、并联数量多的问题。其中，线性调整管的作用与专利CN201810411004.7和CN110581641A类似，用于对负载电流进行滤波或调控。本发明减小线性调整管功耗的方法为：在线性调整管支路串联RC网络，并通过开关管控制电容器充放电，调节电容器电压，从而降低线性调整管电压，减小调整管功耗。该方法不影响线性调整管的电流控制特性，在不影响原有功能的前提下，减少了线性调整管的使用数量。与现有技术相比，本发明所提方法不需要额外添加电源设备进行电流注入，将线性调整管调压网络的功耗减小了3倍以上，而且，由于取消了电流注入电源，系统的成本、体积和技术难度大幅度降低，

图1为本发明实施例提供的用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络结构图；如图1所示，包括：负载支路、线性调整管旁路以及主回路阻抗；所述线性调整管旁路和负载支路并联；线性调整管旁路和负载支路并联后与所述主回路阻抗串联。

图2为本发明实施例提供的线性调整管旁路的结构图；如图2所示，线性调整管旁路包括：线性调整管、第一电阻、电容、第二电阻、开关管以及控制单元；

所述第一电阻和电容串联构成第一串联支路，所述第二电阻和开关管正向串联构成第二串联支路；所述第一串联支路和第二串联支路并联组成所述线性调整管的调压网络；所述线性调整管的第三端与所述调压网络的一端正向串联；线性调整管第二端连接所述控制单元，所述控制单元连接所述开关管的驱动端；线性调整管的第一端和调压网络的另一端构成所述线性调整管旁路的两端；控制单元用于调控线性调整管第二端的电压以及用于控制所述开关管的通断；所述线性调整管的正向电流大小受其第二端的电压控制，所述线性调整管第一端和第三端之间的电压作为线性调整管的端电压；

所述控制单元采集负载支路的电流值，当负载支路接通其供电电源后，负载电流从零开始增大，当负载电流未达到预设负载电流参考值之前，则控制单元控制所述线性调整管旁路关闭，该阶段为负载电流上升阶段；控制单元检测到负载电流值首次上升到预设负载电流参考值时，进入负载电流调控阶段，在该阶段内，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，使得线性调整管旁路产生相应的旁路电流，从而使得负载支路的电流稳定在预设负载电流参考值；

在负载电流调控阶段，所述控制单元采集线性调整管的端电压值，若所述端电压值大于预设端电压参考值，则控制开关管关断，旁路电流经第一电阻流入电容，电容电压升高，从而使得线性调整管端电压下降；若所述端电压值小于预设端电压参考值，则控制开关管导通，旁路电流经过第二电阻和开关管流出，同时电容经第一电阻和第二电阻放电，电容电压降低，从而使得线性调整管端电压上升，以控制线性调整管的端电压稳定在预设端电压参考值，所述预设端电压参考值是线性调整管线性放大区的电压最低值。

在负载电流调控阶段，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，具体为：若负载电流值小于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流减小，从而使得所述阻抗两端的电压减小，负载电压升高，继而使得负载电流升高；若负载电流值大于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流增大，从而使得主回路阻抗电压增大，负载电压减小，继而使得负载电流减小；通过上述过程，可以根据预设负载电流参考值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流参考值。

线性调整管可以是IGBT或MOSFET，当是IGBT时，第一端、第二端和第三端分别为集电极、门级和发射极；当是MOSFET时，第一端、第二端和第三端分别为源极、栅极和漏极。线性调整管存在线性放大区，以IGBT为例：在线性放大区内，IGBT集电极发射极电流与门极电压存在确定的关系，且受集电极发射极电压的影响很小，可以看作线性压控电流源，其对负载电流进行主动调控，使得负载电流保持稳定。PWM隔离驱动模块驱动开关管Q₁对电容器C进行充放电控制，以调节线性调整管Q₁的端电压，减小其功耗。

图3为本发明实施例提供的一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络电路图；如图3所示，调控网络由主回路和电流调控旁路构成。主回路包括主电源U₁、开关K₁、负载分压阻抗Z₁(可以是纯电阻或者电阻和电感的串联)、负载阻抗Z₂（同理可以是电阻负载或者阻感负载），所述主电源U₁、开关K₁、负载分压阻抗Z₁、负载阻抗Z₂依次串联构成主回路；电流调控旁路包括线性调整管Q₁，第一电阻R₁、第二电阻R₂、电容器C和开关管Q₂。各器件连接关系为，第一电阻R₁和电容器C串联构成串联支路1，第二电阻R₂和开关Q₂正向串联构成串联支路2，串联支路1和串联支路2相并联组成线性调整管Q₁的调压网络，线性调整管Q₁与其调压网络正向串联组成电流调控旁路，电流调控旁路并联在负载阻抗Z₁两端且使线性调整管Q₁集电极处于高电位。

进一步地，线性调整管Q₁和开关管Q₂根据电路参数选择并联个数。为了不影响旁路电流的动态响应，第一电阻R₁和第二电阻R₂应为无感电阻。

进一步地，该装置还包括负载电流传感器1、旁路电流传感器2、电压传感器3、控制器、线性隔离驱动，PWM隔离驱动。负载电流传感器1、旁路电流传感器2、电压传感器3与控制器4的输入端相连，控制器4的模拟输出端连接线性隔离驱动5的控制端，控制器4的I/O输出端连接PWM隔离驱动6的控制端。线性隔离驱动为线性调整管Q₁产生连续可调的驱动电压。

具体工作原理叙述如下。首先，设定负载电流参考值I_ref和线性调整管Q₁端电压参考值V_ref。然后，闭合主回路开关K₁开始放电。负载电流传感器采集负载电流I₁送至控制器，负载电流上升到参考值之前，电流调控旁路保持关闭，不进行调控。负载电流上升到参考值时，调控旁路开始工作。控制器根据负载电流参考值I_ref和负载电流I₁经过运算产生模拟电压信号V₂，模拟电压信号V₂控制线性隔离驱动产生线性调整管门极控制电压V₃，线性调整管Q₁根据门极控制电压V₃产生相应旁路电流I₂，从而达到调控负载电流I₁或滤除纹波的目的。与此同时，控制器根据线性调整管端电压参考值V_ref和线性调整管端电压V₁经过运算产生脉宽信号G₁，控制开关管Q₂的导通或者关断：当V₁>V_ref时，G₁为低电平，开关管Q₂关断，旁路电流I₂经过第一电阻R₁流入电容器C，电容器C电压升高，从而使得线性调整管端电压V₁下降；当V₁<V_ref时，G₁为高电平，开关管Q₂导通，旁路电流I₂经过第二电阻R₂和开关管Q₂流入主电源U₁的负极，同时电容器C通过第一电阻R₁和第二电阻R₂放电，电容器C电压降低，从而使得线性调整管端电压V₁上升；通过上述调节过程，本发明的调压网络可以使线性调整管Q₁的端电压维持在其线性放大区的最低值，达到对线性调整管Q₁进行功耗调控的效果。

在本发明在实现过程中，不需要额外添加电源设备，可以大大减小线性电流调控旁路中线性调整管的功耗，缩减系统成本，降低实现难度，同时不会对其滤波效果带来负面影响。

通过对负载电流进行高精度调控，可以产生高稳定度平顶脉冲磁场，下以实现40T平脉冲磁场为例，具体说明本发明的目的、技术方案及优点。

负载Z₁为脉冲磁体，其参数为：磁体初始电阻6.2 mΩ（77 K），电感8 mH，磁场电流系数为1.4 T/kA，即达到40 T磁场约需要29 kA的电流。

主电源由6GFM-200型铅酸蓄电池串并联连接而成，电源电压为1200V，内阻为12 mΩ。

负载分压阻抗Z₂由蓄电池内阻12 mΩ、线路电阻10 mΩ和线路电感40 μH组成。

线性调整管Q₁由4个型号为FZ3600R17KE3-B2的大功率IGBT模块构成。此处，IGBT模块工作于线性放大区（也称作有源区），用于控制旁路电流的大小。

开关管Q₂由2个型号为FZ3600R17KE3-B2的大功率IGBT模块构成。此处，IGBT模块作为开关管使用，如上所述控制电容器C的充放电。

第一电阻R₁和第二电阻R₂为无感陶瓷电阻，第一电阻R₁阻值35 mΩ，第二电阻R₂阻值为20 mΩ。电容器C采用容值为3 mF、耐压2000 V的脉冲电容器模块。

控制器采用搭载FPGA模块的Compact RIO9030，其配置模拟输出模块、I/O输出模块和AD采集模块。电流传感器采用高精度霍尔电流传感器，电压传感器采用高压隔离差分探头。

设定负载电流参考值为29 kA，线性调整管参考电压为10 V，负载电流调控和线性调整管端电压调控都采用了PID控制算法，算法再控制器中采用数字编程的方式实现。

图4展示了负载电流I₁的调控过程，当I₁上升到29 kA时调控旁路开始工作，使负载电流I₁保持在29 kA，形成高稳定度的平顶脉冲电流，通过磁体产生40 T高稳定度平顶脉冲磁场，调控时间为0.375 s ~ 0.475 s（t₁~t₂）。可以直观看出，在t₁~t₂时间段内，有调控网络对线性调整管进行电压调控时，线性调整管端电压V₁保持在10 V，无有调控网络对线性调整管进行电压调控时，线性调整管端电压V₁从10 V上升到了550 V。因此，两种情况下对应的线性调整管总功耗如图5所示，单个IGBT模块FZ3600R17KE3-B2可承受的功耗是一定的，根据IGBT热网络模型，以保证IGBT结温温升不超过100℃为标准，可计算出，本发明的方法可以将IGBT模块的使用数量从38个缩减至4个。

为了说明本发面的显著效果，下面和电流注入法进行对比分析，对比分析时线性调整管总功耗抑制效果保持一致，达到上述实施例相同的效果，采用电流注入法需要的大功率可控电源参数如表1所示，调控期间大功率可控电源输出的电流I_inj和电压U_inj波形如图6所示。在功耗方面，分析对比线性调整管调压网络的功耗，其中，电流注入法中，调压网络指的是线性调整管串联的电阻和额外电源，额外电源的效率约90%，基本不消耗功耗；本申请方案中调压网络指的是两个并联支路，其中电容不消耗功耗，功耗由电阻消耗。本申请方案旁路中电阻消耗的功耗仅有旁路电流I₂引起，如采用电流注入法（即通过额外电源对线性调整管串联的电阻注入电流以调节线性调整管端电压）电阻功耗则有旁路电流I₂和注入电流I_inj的电流之和引起，由图4可以看出，电流注入法中电阻承受的平均电流是本方案2倍，而功耗与电流平方成正比，另外考虑到电源效率（大约90%）问题，所以电流注入法线性调整管调压网络的功耗至少为本申请方案中线性调整管调压网络功耗的4倍。

表1电流注入法需要的大功率可控电源参数表

参数类型	参数值
		输入电压	900 V
输出电感	0.5 mH
		输出电容	10 μF
开关频率	2000 Hz
		输出电压	0 ~600 V
输出电流	0 ~ 10 kA

在成本和装置体积方面，本实施例中，电流注入法采用的注入电源平均功率2MW，峰值功率3.5MW，制作成本25万元~30万元，体积至少1.5m*1m*1m。本方案所需器件包括无感电阻、电容以及开关管，其成本不会超过2万元，相比于兆瓦级注入电源体积基本可以不用考虑。

另外，本方案在开发周期、技术实现难度、后期使用与维护具有压倒性优势。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于回旋管太赫兹源的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，包括：负载支路和线性调整管旁路；所述线性调整管旁路和负载支路并联；

所述线性调整管旁路包括：线性调整管、第一电阻、电容、第二电阻、开关管以及控制单元；

所述第一电阻和电容串联构成第一串联支路，所述第二电阻和开关管正向串联构成第二串联支路；所述第一串联支路和第二串联支路并联组成所述线性调整管的调压网络；所述线性调整管的第三端与所述调压网络的一端正向串联；线性调整管第二端连接所述控制单元，所述控制单元连接所述开关管的驱动端；线性调整管的第一端和调压网络的另一端构成所述线性调整管旁路的两端；控制单元用于调控线性调整管第二端的电压以及用于控制所述开关管的通断；所述线性调整管的正向电流大小受其第二端的电压控制，所述线性调整管第一端和第三端之间的电压作为线性调整管的端电压；

所述控制单元采集负载支路的电流值，当负载支路接通其供电电源后，负载电流从零开始增大，当负载电流未达到预设负载电流参考值之前，则控制单元控制所述线性调整管旁路关闭，该阶段为负载电流上升阶段；控制单元检测到负载电流值首次上升到预设负载电流参考值时，进入负载电流调控阶段，在该阶段内，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，使得线性调整管旁路产生相应的旁路电流，从而使得负载支路的电流稳定在预设负载电流参考值；

在负载电流调控阶段，所述控制单元采集线性调整管的端电压值，若所述端电压值大于预设端电压参考值，则控制开关管关断，旁路电流经第一电阻流入电容，电容电压升高，从而使得线性调整管端电压下降；若所述端电压值小于预设端电压参考值，则控制开关管导通，旁路电流经过第二电阻和开关管流出，同时电容经第一电阻和第二电阻放电，电容电压降低，从而使得线性调整管端电压上升，以控制线性调整管的端电压稳定在预设端电压参考值，所述预设端电压参考值是线性调整管线性放大区的电压最低值。

2.根据权利要求1所述的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，还包括：主回路阻抗；

所述线性调整管旁路和负载支路并联后与所述主回路阻抗串联；

在负载电流调控阶段，控制单元根据负载电流值和预设负载电流参考值的差值控制线性调整管第二端的电压值，具体为：若负载电流值小于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流减小，从而使得所述阻抗两端的电压减小，负载电压升高，继而使得负载电流升高；若负载电流值大于预设负载电流参考值，则控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，使得旁路电流增大，从而使得主回路阻抗电压增大，负载电压减小，继而使得负载电流减小；通过上述过程，可以根据预设负载电流参考值对负载电流的大小进行调节，使负载电流稳定在预设负载电流参考值。

3.根据权利要求1所述的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，所述控制单元包括：PWM隔离驱动模块；所述PWM隔离驱动模块连接所述开关管的驱动端；

所述控制单元采集线性调整管的端电压值，若所述端电压值大于预设端电压参考值，则指示PWM隔离驱动模块产生低电平脉宽信号，以控制开关管关断；若所述端电压值小于预设端电压参考值，则指示PWM隔离驱动模块产生高电平脉宽信号，以控制开关管导通。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，所述控制单元包括：线性隔离驱动模块；所述线性隔离驱动模块连接所述线性调整管的第二端，为线性调整管第二端提供电压；

所述控制单元控制所述线性调整管第二端的电压值，具体为：所述控制单元根据所述电流值和预设负载电流参考值的差值产生相应的模拟电压信号；所述模拟电压信号控制所述线性隔离驱动模块为线性调整管第二端提供对应的电压。

5.根据权利要求1至3任一项所述的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻为无感电阻。

6.根据权利要求1至3任一项所述的无源主动线性电流调控网络，其特征在于，所述线性调整管和开关管均可由多个相同的器件并联，根据负载支路和线性调整管旁路共用的供电电源、主回路阻抗以及负载支路参数选择并联个数。

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