CN204696775U - 适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，包括交流电源、紧急开关K1、EMI滤波器、软启动开关K2、第一整流电路模块Z1、缓上电电路模块(1)、滤波电路模块(2)、逆变电路模块(3)、谐振电路模块(4)、变压器T、第二整流电路模块Z2、放电反压保护电路模块、电压检测电路模块(5)、充电电容C3、光电隔离电路模块、充满保护电路模块、显示电路模块、控制模块和IGBT驱动电路模块。本实用新型具有充电效率高、充电频率高、系统体积较小、自动化程度高的有益效果，满足了电磁轨道发射系统中电源充电系统对充电频率高的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统领域，尤其涉及一种专用于电磁轨道发射系统的基于串联谐振电路的高频电压电容器充电电源。
背景技术
近年来，电容储能型脉冲成型网络被广泛应用于电磁发射、高能微波、激光核聚变、强粒子束等领域。例如在电磁轨道发射系统中，能力存储元件采用高压电容器是较为广泛地，而高压电容器的充电电源是高压脉冲放电设备的重要组件之一。常见的电容充电电源的充电方式包括RC工频充电、工频谐振恒流充电及谐振充电等三类。其中RC工频充电和工频谐振恒流充电的充电方式充电效率高，但是充电频率较低，其系统体积庞大、设备笨重、自动化程度低。但是在电磁轨道发射系统中，其电源充电系统对充电频率提出了较高要求。因此RC工频充电和工频谐振恒流充电系统不能满足电磁轨道发射系统对充电电源系统的要求。
发明内容
本实用新型要解决以上技术问题，提供一种适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，包括交流电源、紧急开关K1、EMI滤波器、软启动开关K2、第一整流电路模块Z1、缓上电电路模块、滤波电路模块、逆变电路模块、谐振电路模块、变压器T、第二整流电路模块Z2、放电反压保护电路模块、电压检测电路模块、充电电容C3、光电隔离电路模块、充满保护电路模块、显示电路模块、控制模块和IGBT驱动电路模块，所述交流电源通过所述紧急开关K1与所述EMI滤波器的输入端相连，所述EMI 滤波器的输出端通过所述软启动开关K2与所述第一整流电路模块Z1的输入端相连，
所述缓上电电路模块包括并联连接的电阻R3和开关K3，所述滤波电路模块包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端分别连接所述电容C1的一端和所述逆变电路模块的输入端，所述电阻R3和所述开关K3的并联输入端与所述第一整流电路模块Z1的输出端相连，所述电阻R3和所述开关K3的并联输出端与所述电感L1的另一端相连，所述电容C1的另一端分别与所述第一整流电路模块Z1的输出端和所述逆变电路模块的输入端相连，所述谐振电路模块包括电感L2和电容C2，所述逆变电路模块的输出端分别连接所述电感L2和所述电容C2的一端，所述电感L2的另一端接所述变压器T的原边绕组的一端，所述电容C2的另一端接所述变压器T的原边绕组的另一端，所述变压器T的副边绕组通过所述第二整流电路模块Z2与所述放电反压保护电路模块的输入端相连，所述电压检测电路模块包括串联连接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输入端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的一端，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输出端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的另一端，所述光电隔离电路模块的输入端连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述光电隔离电路模块的输出端分别与所述显示电路模块和所述充满保护电路模块相连，所述控制模块分别与所述充满保护电路模块、所述IGBT驱动电路模块和所述软启动开关K2相连，所述IGBT驱动电路模块与所述逆变电路模块相连。
进一步，所述第一整流电路模块Z1为三相桥整流模块RM15TC-2H。
进一步，所述逆变电路模块由两个单元IGBT模块构成，所述IGBT模块型号为CM100DU-24NFH。
进一步，所述第二整流电路模块Z2为高压硅堆模块，所述高压硅堆模 块型号为2CLG20KV-2.0A。
进一步，所述控制模块芯片型号为MC33066。
进一步，所述IGBT驱动电路模块芯片型号为M57962L。
进一步，所述光电隔离电路模块包括电阻分压器、V/F转换芯片、光纤发射器、光纤接收器和F/V转换芯片，所述电阻分压器的输入端接入所述电阻R1和所述电阻R1之间，所述电阻分压器的输出端通过所述V/F转换芯片与所述光纤发射器相连，所述光纤发射器与所述光纤接收器通过光纤连接，所述光纤接收器与所述F/V转换芯片相连。
进一步，所述V/F转换芯片和所述F/V转换芯片型号均为AD652，所述光纤发射器型号为HFBR-1521，所述光纤接收器型号为HFBR-2521。
进一步，所述显示电路模块为LED显示电路，包括控制芯片和显示管，所述控制芯片型号为ICL7107。
进一步，所述充满保护电路模块芯片型号为CD4013。
本实用新型具有的优点和积极效果是：适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，采用串联谐振充电方式，控制单元实现了对充满反馈信号、驱动保护信号的快速响应，增加了缓上电电路模块，实现了上电初期度浪涌冲击电流的限制，增加了放电反压保护电路模块、光电隔离电路模块和充满保护电路模块，实现了控制电路和充电电容的隔离及充电电压测量信号的快速、准确传输，能够避免负载电容器出现反向电压时对充电电源高压侧整流电路模块的浪涌电流冲击，有效地保护了充电电源。本实用新型具有充电效率高、充电频率高、系统体积较小、自动化程度高的有益效果，满足了电磁轨道发射系统中电源充电系统对充电频率高的要求。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是光电隔离电路模块结构示意图；
图3是充满保护电路模块结构示意图；
图4是显示电路中控制芯片电路连接示意图。
图中：
1、缓上电电路模块 2、滤波电路模块 3、逆变电路模块4、谐振电路模块 5、电压检测电路模块
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
如图1至图4所示，适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，包括交流电源、紧急开关K1、EMI滤波器、软启动开关K2、第一整流电路模块Z1、缓上电电路模块1、滤波电路模块2、逆变电路模块3、谐振电路模块4、变压器T、第二整流电路模块Z2、放电反压保护电路模块、电压检测电路模块5、充电电容C3、光电隔离电路模块、充满保护电路模块、显示电路模块、控制模块和IGBT驱动电路模块，所述交流电源通过所述紧急开关K1与所述EMI滤波器的输入端相连，所述EMI滤波器的输出端通过所述软启动开关K2与所述第一整流电路模块Z1的输入端相连，
所述缓上电电路模块1包括并联连接的电阻R3和开关K3，所述滤波电路模块2包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端分别连接所述电容C1的一端和所述逆变电路模块3的输入端，所述电阻R3和所述开关K3的并联输入端与所述第一整流电路模块Z1的输出端相连，所述电阻R3和所述开关K3的并联输出端与所述电感L1的另一端相连，所述电容C1的另一端分别与所述第一整流电路模块Z1的输出端和所述逆变电路模块3的输入端相连，所述谐振电路模块4包括电感L2和电容C2，所述逆变电路模块3的输出端分别连接所述电感L2和所述电容C2的一端，所述电感L2的另一端接所述变压器T的原边绕组的一端，所述电容C2的另一端接所述变压器T的原边 绕组的另一端，所述变压器T的副边绕组通过所述第二整流电路模块Z2与所述放电反压保护电路模块的输入端相连，所述电压检测电路模块5包括串联连接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输入端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的一端，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输出端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的另一端，所述光电隔离电路模块的输入端连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述光电隔离电路模块的输出端分别与所述显示电路模块和所述充满保护电路模块相连，所述控制模块分别与所述充满保护电路模块、所述IGBT驱动电路模块和所述软启动开关K2相连，所述IGBT驱动电路模块与所述逆变电路模块3相连。
所述第一整流电路模块Z1为三相桥整流模块RM15TC-2H。
所述逆变电路模块3由两个单元IGBT模块构成，所述IGBT模块型号为CM100DU-24NFH。
所述第二整流电路模块Z2为高压硅堆模块，所述高压硅堆模块型号为2CLG20KV-2.0A。
所述控制模块芯片型号为MC33066。
所述IGBT驱动电路模块芯片型号为M57962L。
所述光电隔离电路模块包括电阻分压器、V/F转换芯片、光纤发射器、光纤接收器和F/V转换芯片，所述电阻分压器的输入端接入所述电阻R1和所述电阻R1之间，所述电阻分压器的输出端通过所述V/F转换芯片与所述光纤发射器相连，所述光纤发射器与所述光纤接收器通过光纤连接，所述光纤接收器与所述F/V转换芯片相连。
所述V/F转换芯片和所述F/V转换芯片型号均为AD652，所述光纤发射器型号为HFBR-1521，所述光纤接收器型号为HFBR-2521。
所述显示电路模块为LED显示电路，包括控制芯片和显示管，所述控制 芯片型号为ICL7107。
所述充满保护电路模块芯片型号为CD4013。
适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，交流电源供电来自三相电网，EMI滤波器可滤去来自电网及输出到电网的干扰信号。第一整流电路模块Z1和滤波电路模块2可提供较为稳定的母线电压。缓上电电路模块1可防止合作瞬间浪涌电流对整流器件的冲击。逆变电路模块3和谐振电路模块4为IGBT逆变模块和LC谐振单元。变压器T用于升压、隔离、功率传递并参与谐振。第二整流电路模块Z2为输出电压整流电路，为全桥整流，采用高压硅堆模块，为充电电容提供恒定平均充电电流。充满保护电路模块采用反并联二极管钳位、电阻限流法保护防止放电时对高压整流电路的冲击。本实用新型采用串联谐振充电方式，控制单元实现了对充满反馈信号、驱动保护信号的快速响应，增加了缓上电电路模块，实现了上电初期度浪涌冲击电流的限制，增加了放电反压保护电路模块、光电隔离电路模块和充满保护电路模块，实现了控制电路和充电电容的隔离及充电电压测量信号的快速、准确传输，能够避免负载电容器出现反向电压时对充电电源高压侧整流电路模块的浪涌电流冲击，有效地保护了充电电源。本实用新型具有充电效率高、充电频率高、系统体积较小、自动化程度高的有益效果，满足了电磁轨道发射系统中电源充电系统对充电频率高的要求。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：包括交流电源、紧急开关K1、EMI滤波器、软启动开关K2、第一整流电路模块Z1、缓上电电路模块(1)、滤波电路模块(2)、逆变电路模块(3)、谐振电路模块(4)、变压器T、第二整流电路模块Z2、放电反压保护电路模块、电压检测电路模块(5)、充电电容C3、光电隔离电路模块、充满保护电路模块、显示电路模块、控制模块和IGBT驱动电路模块，所述交流电源通过所述紧急开关K1与所述EMI滤波器的输入端相连，所述EMI滤波器的输出端通过所述软启动开关K2与所述第一整流电路模块Z1的输入端相连，
所述缓上电电路模块(1)包括并联连接的电阻R3和开关K3，所述滤波电路模块(2)包括电感L1和电容C1，所述电感L1的一端分别连接所述电容C1的一端和所述逆变电路模块(3)的输入端，所述电阻R3和所述开关K3的并联输入端与所述第一整流电路模块Z1的输出端相连，所述电阻R3和所述开关K3的并联输出端与所述电感L1的另一端相连，所述电容C1的另一端分别与所述第一整流电路模块Z1的输出端和所述逆变电路模块(3)的输入端相连，所述谐振电路模块(4)包括电感L2和电容C2，所述逆变电路模块(3)的输出端分别连接所述电感L2和所述电容C2的一端，所述电感L2的另一端接所述变压器T的原边绕组的一端，所述电容C2的另一端接所述变压器T的原边绕组的另一端，所述变压器T的副边绕组通过所述第二整流电路模块Z2与所述放电反压保护电路模块的输入端相连，所述电压检测电路模块(5)包括串联连接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输入端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的一端，所述电阻R1和所述电阻R2的串联输出端分别连接所述放电反压保护电路模块的输出端和所述充电电容C3的另一端，所述光电隔离电路模块的输入端连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间，所述光电隔离电路模块的输出端分别与所述显示电路模块和所述充满保护电路模块相连，所述控制模块分别与 所述充满保护电路模块、所述IGBT驱动电路模块和所述软启动开关K2相连，所述IGBT驱动电路模块与所述逆变电路模块(3)相连。
2.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述第一整流电路模块Z1为三相桥整流模块RM15TC-2H。
3.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述逆变电路模块(3)由两个单元IGBT模块构成，所述IGBT模块型号为CM100DU-24NFH。
4.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述第二整流电路模块Z2为高压硅堆模块，所述高压硅堆模块型号为2CLG20KV-2.0A。
5.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述控制模块芯片型号为MC33066。
6.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述IGBT驱动电路模块芯片型号为M57962L。
7.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述光电隔离电路模块包括电阻分压器、V/F转换芯片、光纤发射器、光纤接收器和F/V转换芯片，所述电阻分压器的输入端接入所述电阻R1和所述电阻R1之间，所述电阻分压器的输出端通过所述V/F转换芯片与所述光纤发射器相连，所述光纤发射器与所述光纤接收器通过光纤连接，所述光纤接收器与所述F/V转换芯片相连。
8.根据权利要求7所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述V/F转换芯片和所述F/V转换芯片型号均为AD652，所述光纤发射器型号为HFBR-1521，所述光纤接收器型号为HFBR-2521。
9.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述显示电路模块为LED显示电路，包括控制芯片和显示管，所述控制芯片型号为ICL7107。
10.根据权利要求1所述的适用于电磁轨道发射系统的高频电压电容器充电电源，其特征在于：所述充满保护电路模块芯片型号为CD4013。
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