CN112491265A - 一种重频n级电感储能型大电流源电路结构 - Google Patents

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孙英伦
王志强
李国锋
李劲松
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Abstract

本发明属于电磁发射技术领域，提供了一种重频n级电感储能型大电流源电路结构，用于电磁轨道炮的发射，主要由初级电源、n级电感串联充电并联放电基本回路拓扑和电磁轨道炮负载三个部分构成。本发明的重频n级电感储能型大电流源电路结构依靠初级电源向储能串联充电，多个放电回路同时向负载放电，实现电流倍增的目的，满足电磁发射所需要的能量要求，同时充电回路采用初级电源充电，实现电路重复频率运行，可提高电路重复利用的效率。

Description

一种重频n级电感储能型大电流源电路结构
技术领域
本发明涉及一种重频n级电感储能型大电流源电路结构，用于电磁轨道炮的发射，属于电磁发射技术领域。
背景技术
电磁发射技术在现代战争中起着非常重要的作用，而为电磁发射提供能量的脉冲功率源是电磁发射系统的重要组成成分，向负载提供能量，同时也是电磁发射技术的基础和研究的重点，其特点是输出功率高、工作电压大、输出脉冲电流大，在国防领域和基础学科领域都有着广泛的应用，如雷达、受控核聚变、强磁场、大功率激光等。
脉冲电源系统一般分为初级电源、中间储能和脉冲形成系统、转换系统三部分。然而初级电源的储能密度低无法满足电磁发射的能量需求，所以通常有中间储能部分，常见的形式有电容储能、电感储能和机械储能。在相同功率密度条件下，电感的储能密度比电容高一个数量级，与机械储能相比，电感储能方式灵活，存储的为静态能量，冷却装置简单，在日常研究和应钟更容易实现配置，此外维护方便，使用寿命较长。因此电感储能在脉冲电源领域有较大的应用潜力。
基于串充并放原理，串冲并放型电感储能脉冲电源的结构紧凑，成本低，在成本和可扩展性等方面相比其他拓扑结构有着明显的优势。有着良好的研究和应用前景。
集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristors)是一种中压变频器开发的用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体开关器件。IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。同时具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点，而且成本低，成品率高，有很好的应用前景。IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展，给电力电子成套装置带来了新的飞跃。已用于电力系统电网装置(100MVA)和的中功率工业驱动装置(5MW)，由于IGCT的高速开关能力无需缓冲电路，因而所需的功率元件数目更少，运行的可靠性大大增高。
发明内容
本发明提出一种重频电感储能型大电流源电路结构。
本发明的技术方案：
一种重频n级电感储能型大电流源电路结构主要由初级电源、n级电感串联充电并联放电基本回路拓扑和电磁轨道炮负载三个部分构成；
初级电源的正极通过开关器件后与二极管的阴极连接，二极管的阴极与电感的一端连接，电感的另一端接晶闸管的阳极，同时电感的另一端接下一级的开关器件；依此类推，第n-1级电感的另一端与第n级开关器件连接，第n级电感接负载的一端，负载的另一端与各级二极管的共阳极连接；各级晶闸管共阴极连接与初级电源的负极和负载的一端连接。
本发明的有益效果：本发明的重频n级电感储能型大电流源电路结构依靠初级电源向储能串联充电，多个放电回路同时向负载放电，实现电流倍增的目的，满足电磁发射所需要的能量要求，同时充电回路采用初级电源充电，实现电路重复频率运行，可提高电路重复利用的效率。
附图说明
图1为该重频电感储能型大电流源电路结构原理图。
其中：Us为初级电源，S1～Sn为用作开关的IGCT器件，D1～Dn为二极管，SCR1～SCRn为晶闸管，L1～Ln为储能电感，G为电磁轨道炮负载。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施方式进一步说明本发明。
本发明提出一种重频n级电感储能型大电流源电路结构，该电路结构由充电部分和放电部分两部分构成，如图1所示。初级电源Us的正极通过开关器件S1后与二极管D1的阴极连接，二极管D1的阴极与电感L1的一端连接，L1的另一端接晶闸管SCR1的阳极，同时电感L1的另一端接下一级的开关器件S2。依此类推，第n-1级电感Ln-1的另一端与第n级开关Sn连接，第n级电感Ln接负载的一端，负载的另一端与二极管D1～Dn的共阳极连接。晶闸管SCR1～SCRn共阴极连接与初级电源Us的负极和负载的一端连接。
本发明中的开关器件选用IGCT作为开关器件，IGCT结合了GTO和晶闸管的优点，不但可以有晶闸管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，同时有GTO电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点，而且成本低，成品率高的特点，可满足的电路的需求。
以下分别介绍该电流源的充电部分和放电部分。
充电回路由初级电源Us、开关器件S1～Sn、电感L1～Ln构成。闭合开关S1～Sn，初级电源Us对储能电感L1～Ln充电，将电能储存在电感器件中。电感电流逐渐增大上升到指定值后，关断开关S1～Sn，导通晶闸管SCR1～SCRn，放电回路进入下一放电阶段。
放电回路有n个单独的放电回路构成。每个单独的放电回路由储能电感Li、晶闸管SCRi、负载G和二极管Di构成(i＝1，2，3…n)。n个放电回路同时向负载G放电，从而实现了电流倍增的目的。存储在电感中的能量向负载释放。一个充放电回路结束。
每个放电结束时，在等待下次脉冲触发时，通过初级电源Us及时的给储能电感充电至额定值，这样在下次脉冲来时，触发开关，储能电感放电，从而实现了电路的重复频率运行。

Claims (1)

1.一种重频n级电感储能型大电流源电路结构，其特征在于，该重频n级电感储能型大电流源电路结构主要由初级电源、n级电感串联充电并联放电基本回路拓扑和电磁轨道炮负载三个部分构成；
初级电源的正极通过开关器件后与二极管的阴极连接，二极管的阴极与电感的一端连接，电感的另一端接晶闸管的阳极，同时电感的另一端接下一级的开关器件；依此类推，第n-1级电感的另一端与第n级开关器件连接，第n级电感接负载的一端，负载的另一端与各级二极管的共阳极连接；各级晶闸管共阴极连接与初级电源的负极和负载的一端连接。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1705795A2 (de) * 2005-03-24 2006-09-27 Deutsch-Französisches Forschungsinstitut Saint-Louis XRAM-Generator mit Öffnungsschalter
CN102594195A (zh) * 2012-03-26 2012-07-18 清华大学 一种用于电磁发射的电感储能型脉冲电源
CN103546056A (zh) * 2013-10-15 2014-01-29 西北核技术研究所 一种xram脉冲产生电路
CN105897033A (zh) * 2016-06-02 2016-08-24 清华大学 一种用于电磁发射的电容复用式电感储能型脉冲电源

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1705795A2 (de) * 2005-03-24 2006-09-27 Deutsch-Französisches Forschungsinstitut Saint-Louis XRAM-Generator mit Öffnungsschalter
CN102594195A (zh) * 2012-03-26 2012-07-18 清华大学 一种用于电磁发射的电感储能型脉冲电源
CN103546056A (zh) * 2013-10-15 2014-01-29 西北核技术研究所 一种xram脉冲产生电路
CN105897033A (zh) * 2016-06-02 2016-08-24 清华大学 一种用于电磁发射的电容复用式电感储能型脉冲电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DO˘GA CEYLAN等: ""A Comparative Study of Capacitive and Inductive Pulsed Power Supply Topologies for Electromagnetic Launcher Applications"", 《2019 INTERNATIONAL AEGEAN CONFERENCE ON ELECTRICAL MACHINES AND POWER ELECTRONICS (ACEMP) & 2019 INTERNATIONAL CONFERENCE ON OPTIMIZATION OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC EQUIPMENT (OPTIM)》 *

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