[发明专利]一种基于H桥子模块的MMC结构的快控电源系统

说明书

本发明公开了一种基于H桥子模块的MMC结构的快控电源系统，包括电源，所述电源的输入端与电源装置电性连接，电源装置的输出端与线圈负载电性连接。本发明预充电及电源装置简单，实用性更强、效率更高，维护更加方便。

技术领域

本发明涉及脉冲电源系统领域，具体为一种基于H桥子模块的MMC结构的快控电源系统。

背景技术

快控电源实际上是一种单相逆变电源，但与常规逆变电源不同的是：电源的输出电源不是正弦波，其幅值和频率都具有很强的随机性，其电流必须根据等离子体电流在垂直方向上偏离平衡位置的位移来快速变化，使等离子体处于相对平衡的位置。同时该电源的负载电流要求纹波尽量小，为此应用移相PWM多重化技术以达到系统所需要求。通常要求用于HL-2A装置的快控电源能够输出±20kA(或者更大)的负载电流，并且要求电流的响应时间不超过10ms或者更快，而单台变流器很难实现如此大而快速的电流响应，目前运行的快控电源均是在中高压多电平变频器基础上改制而成。该电源由若干组相同结构的变流器并联而成，单台变流器原理框图如图5所示，该变流器中所使用的带整流充电的H桥模块单元结构图如图6所示。从图5、图6中可看出该变流器主要采用级联H桥拓扑结构，由于输入为交流电压故在每个H桥模块单元前端增加三相隔离变压器和三相二极管整流桥。

图5所示快控电源装置虽然能基本满足托卡马克装置在大拉长比条件下，等离子体的垂直不稳定性问题。但也存在以下不足：

1.每个脉冲直流电源模块输入均采用变压器隔离的方式，模块数越多则所需隔离变压器数量也随之增多，使得电源系统成本和体积也成倍增加。变压器的引入也会使得该方案的附加功率损耗加大，从而降低整个电源系统的效率。

2.每个H桥模块内均有三相二极管整流模块。过多的元器件使得快控电源系统出现失效的可能性得以提高，成本也相应增加。

3.由于瞬间脉冲电流很大，往往需要配较多的储能直流电容，因此必须配置专门的预充电回路，这样也增加了系统的体积和成本。

4.在大电流对负载放电的过程中，如果电容上的直流电压下降很快，会造成输入侧电流很大，对输入电网造成较大的冲击。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于H桥子模块的MMC结构的快控电源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于H桥子模块的MMC结构的快控电源系统，包括电源，所述电源的输入端与电源装置电性连接，电源装置的输出端与线圈负载电性连接。

优选的，所述电源装置的输入端包括若干组断路器，每组断路器均连接有一个H桥子模块，每个H桥子模块的直流侧连接有充电电容，所述电源采用多电源模块输出并联的方式，H桥子模块之间通过级联的方式连接。

优选的，所述电源装置包括若干组H桥子模块，所述H桥子模块直流侧均连接有充电电容，若干组H桥子模块串联构成桥臂，再由若干组桥臂并联之后连接到输出端。

优选的，所述线圈负载为串联的负载电阻和负载电感。

优选的，所述电源装置具有两种工作状态，即大电流/高电压的充放电模式和小电流/低电压的充放电模式。