[发明专利]一种面向感性负载的高速电源系统

说明书

本发明公开一种面向感性负载的高速电源系统，主要包括三种电路拓扑不同的高速电源系统。本发明通过在升流或稳流阶段不同大小的电流的输出对各阶段若干电容器进行组合，并对其开关次序进行控制，进而实现所设定电流幅值范围内的电流波形控制，以满足特定负载的需求。另外，本发明亦将Buck变换器用于稳流器，不需要若干电容器进行组合来实现不同电流的输出，仅通过单个Buck变换器的PWM占空比即可快速实现不同电流的输出。

技术领域

本发明涉及电源结构领域，具体是一种面向感性负载的高速电源系统。

背景技术

上升时间是评价电源的一个重要指标，是电源实现高速响应的关键参数。尤其当负载为感性负载时，感抗特性会阻碍电流变化，因此感性负载相对一般负载上的电流变化存在较大的滞后，达不到快速响应。如果加载在感性负载上的电流在一定幅值范围内快速可调时，一般的电源要么无法满足要求，要么成本高昂。

因此，现有技术无法提供一种低成本、高效可靠、大电流、尤其是面向感性负载应用的快速响应程控电源。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种面向感性负载的高速电源系统，包括充电电源、升流电容器组、稳流电容器组、与电容器数量相同的选通充电开关、与电容器数量相同的选通放电开关和控制选通开关通断的信号控制装置。

所述升流电容器组和稳流电容器组中，每一个电容器通过一个选通放电开关与负载连接，进而对负载供电。在全部选通放电开关导通时，所有电容器并联在负载的输入端。所述负载是感性负载。电容器为超级电容器。一个电容器组内电容器数量至少为1。

所述升流电容器组和稳流电容器组中，每一个电容器通过一个选通充电开关与充电电源连接，使充电电源对电容器充电。在全部选通充电开关导通时，所有电容器并联在充电电源的输出端。

所述信号控制装置控制选通充电开关和选通放电开关的通断。

充电时，信号控制装置断开全部选通放电开关，打开全部或部分选通充电开关。所述升流电容器组的充电电压大于稳流电容器组的充电电压。

放电时，信号控制装置断开全部选通充电开关，打开升流电容器组中的电容器所对应的全部或部分选通放电开关，对负载供电，直至供电电流上升到设定值时，断开已经打开的选通放电开关，同时，打开稳流电容器组中的电容器对应的全部或部分选通放电开关，对负载供电。

升流电容器组和稳流电容器组对负载供电的过程如下：升流电容器组先行放电，当升流电容器组电流上升至i_o或超过预设过冲i_x时，断开升流电容器组，并在切换时间τ_s内接通稳流电容器组；升流电容器组断开后的τ_s时间内负载上存在的感应电流仍然存在，从而在稳流电容器组输出电流和负载感应电流共同作用下，对负载实现预期电流i的加载。

面向感性负载的高速电源系统还包括一个备用电容器组。在所述稳流电容器组需要充电时，采用所述备用电容器组对负载供电。

一种面向感性负载的高速电源系统，包括充电电源、m个并联的升流电容器组、n个并联的稳流电容器组、与电容器数量相同的选通充电开关、与电容器数量相同的选通放电开关和控制选通开关通断的信号控制装置。m和n均为大于1的自然数。

所述升流电容器组和稳流电容器组中，每一个电容器通过一个选通放电开关与负载连接，进而对负载供电。在全部选通放电开关导通时，所有电容器并联在负载的输入端。所述负载是感性负载。电容器为超级电容器。一个电容器组内电容器数量至少为1。

所述升流电容器组和稳流电容器组中，每一个电容器通过一个选通充电开关与充电电源连接，使充电电源对电容器充电。在全部选通充电开关导通时，所有电容器并联在充电电源的输出端。