[发明专利]一体化充电电源

说明书

本发明公开了一体化充电电源，由控制单元、隔离驱动单元、全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、正负高压整流单元、正负高压采样单元、正负电压转换单元、信号发送单元、信号接收单元、电压还原单元、远程控制单元、变压器耦合隔离供电单元及设置与显示单元组成；控制单元依次与隔离驱动单元、全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、正负高压整流单元、正负高压采样单元、正负电压转换单元、信号发送单元、信号接收单元、电压还原单元连接并组合回路；控制单元还分别与全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、设置与显示单元连接；变压器耦合隔离供电单元与正负电压转换单元和信号发送单元连接。该一体化电源解决了复杂干扰环境对电源的干扰问题。

技术领域

本发明属于特种电源技术和高电压试验技术领域，具体涉及一种一体化充电电源。

背景技术

近年来，随着激光聚变、大型粒子加速器、脉冲功率装置、高电压工程、大功率微波源、雷达发射机等领域的发展，通过脉冲电容器快速放电产生高功率脉冲的高功率特种电源技术得到广泛应用，而脉冲电容的高压充电电源是高功率特种电源设备充电的关键。目前直流高压充电电源大多数是单极性性电源，即正极性充电电源或负极性充电电源，正负双极性充电电源较少，且有以下问题：1)控制单元、正极性输出高压单元及负极性高压输出单元采用分立设计；2)正极性高压与负极性高压电压偏差较大；3)高压采样单元信号直接进入控制电路，高压输出地与控制信号共地；4)未考虑正极性电压与负极性电压电位不平衡保护设计；5)隔离措施不完善。这些问题使得现有高压充电电源不能满足复杂电磁干扰环境下可靠稳定运行的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于复杂电磁干扰环境下正负双极性直流高压的一体化充电电源。本发明提出采用控制单元、正负高压整流单元及正负高压隔离采样单元一体化设计，通过隔离、屏蔽及保护的措施，解决了复杂电磁干扰环境对电源的干扰问题，多台充电电源并联成功应用于负载电容器储能18.3MJ充放电试验。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一体化充电电源，所述充电电源由控制单元、隔离驱动单元、全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、正负高压整流单元、正负高压采样单元、正负电压转换单元、信号发送单元、信号接收单元、电压还原单元、远程控制单元、变压器耦合隔离供电单元及设置与显示单元组成；其连接关系是：控制单元依次与隔离驱动单元、全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、正负高压整流单元、正负高压采样单元、正负电压转换单元、信号发送单元、信号接收单元、电压还原单元连接并组合回路；控制单元还分别与全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、设置与显示单元连接；变压器耦合隔离供电单元与正负电压转换单元和信号发送单元连接。

进一步，一体化充电电源在负载电容器整个充电过程中，可通过充电电压电位不平衡特征检测负载充电回路工作状态，当两个电压的绝对值相差大于等于0.2kV时，充电电源自动进入保护模式，停止输出直流高压，用于检测负载电容器充电回路工作状态，

进一步，所述控制单元、电压还原单元及信号接收单元3个单元信号共地，与其它各单元信号均隔离；所述正负高压整流单元、正负高压采样单元、正负电压转换单元、信号发送单元及变压器耦合隔离供电单元5个单元信号共地，与其它各个单元信号均隔离；隔离驱动单元、全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元及设置与显示单元的信号分别隔离，且与其它单元信号隔离。

进一步，所述全桥逆变单元、LC谐振及高频升压单元、正负高压整流单元及正负高压采样单元，由直流侧母线电容、全桥IGBT开关管Q1～Q4、谐振电感Lr、谐振电容Cr、变比为n的高频变压器T、续流二极管D1～D4、高频整流桥D5～D12，R1～R4及C1～C4组成正负高压采样电路及负载储能电容C组成。

进一步，所述隔离驱动单元由隔离芯片、驱动芯片、电源模块及电阻等器件组成。