[发明专利]一种低输入电功率紧凑型重频高压充电电源

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率领域，具体是一种高功率脉冲功率源的高压充电电源，可应用于高功率微波源技术研究，也可在工业、医疗等脉冲功率技术领域发挥作用。

背景技术

重频高压充电电源作为为重频高功率脉冲功率源的重要组成部分，用于给功率源中的Marx发生器或脉冲形成线提供能量及进行数十千伏的重频高压充电。高压充电电源通常采用软开关技术高压开关电源产生一个毫秒量级的高压脉冲给高功率脉冲功率源进行充电。此类高压充电电源的不足之处在于：由于直接从供电系统馈电，并未实现供给能量在时间尺度上的压缩，导致电源输入电功率大于输出电功率且与输出电功率为一数量级，一般均为kW级或十kW级，存在输入电功率高的问题，这大大限制了基于此类高压充电电源的高功率脉冲功率源在低供电功率应用场合的使用。当前高功率脉冲功率源应用领域或潜在应用领域十分广泛，存在着较多供电系统供给电功率很低的情况，例如机载高功率脉冲功率装置，其供电系统供给充电电源的电功率仅为几百瓦，上述高压充电电源并不能应用于此类应用场合。

目前没有人同时从低输入电功率（可低至数瓦）、输出高充电电压（数十千伏甚至百千伏）、可重频工作角度去关注高压充电电源的设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种电源，解决传统重频高压充电电源输入电功率高的缺点，同时采用集成一体化小型化结构设计，提供一种低输入电功率紧凑型重频高压充电电源，能够实现低输入电功率、紧凑型、重频高压（数十千伏）充电脉冲输出。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种低输入电功率紧凑型重频高压充电电源，从输入端到输出端包括充电器、低压单元、高压单元和充电负载；

所述充电器的一端用于连接供电系统，且所述充电器为便携式可移动，所述供电系统或为直流电源、或为交流电源，所述充电器的馈电功率不大于500瓦；

所述高压单元对低压单元超级电容器组的低压直流电进行变换后输出正负电压均不低于50千伏高压。

在上述技术中，所述低压单元包括超级电容器组和串联谐振电路，所述超级电容器组的输入端与充电器连接，超级电容器组的输出端与串联谐振电路连接。

在上述技术中，所述高压单元包括从输入到输出依次连接的高频高压变压器和高压整流滤波电路。

在上述技术中，包括控制电路，所述控制电路的控制信号输出端连接到串联谐振电路和充电器。

在上述技术中，所述串联谐振电路与控制电路构成超级电容器组输出的开关电路。

在上述技术中，所述充电电源的工作过程为：

将充电器与供电系统连接，供电系统通过充电器向低压单元中的超级电容器组进行充电；

当超级电容器组充电一定时间后，由控制电路检测超级电容器组中的电压达到相应的设定值后，控制电路控制充电器停止工作，并控制串联谐振电路导通；

串联谐振电路导通后，由超级电容器组经高压单元中的高频高压变压器进行重频高压变换；

高压整流滤波电路对高频高压变压器输出的高频交流高压电进行整流滤波后输出充电高压。

在上述技术中，所述供电系统可以为输出任意电压值的直流电源或交流电源。

在上述技术中，所述直流电源或交流电源为可移动电源，或车载电源，或为机载电源。

在上述技术中，经高频高压变压器重频充电过程中，超级电容器组端电压不断降低，充电电流不断减小，通过实时采样高压充电电压、闭环反馈控制及增加充电时间来保证每个高压充电脉冲幅值的一致性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

从低输入电功率（可低至数瓦）、输出高充电电压（数十千伏甚至百千伏）、可重频工作角度去关注高压充电电源的设计，在保证重频高压充电的前提下采用了基于超级电容器组的前级低压储能技术，使得整个充电电源的输入电功率大幅度减低；同时进行充电电源各部件及部件间的紧凑性结构设计，使得电源结构大为紧凑，极大缩小了装置体积。本发明的充电电源可实现高功率脉冲功率源重频高压充电，具有快速高电压充电、重频稳定运行、体积小、重量轻、低输入电功率等优点，可应用于高功率微波源技术研究，也可在工业、医疗等脉冲功率技术领域发挥作用，在不同供电功率的供电场合、机动性要求高的场合具有广泛的应用价值。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的结果示意图；