[发明专利]一种具有软斩波特性电性源发射装置及控制方法

权利要求书

1.一种具有软斩波特性的电性源发射装置，其特征在于，是由发电机组及整流滤波电路(1)经隔离直流电源(2)与软斩波稳流电路(3)相连接，软斩波稳流电路(3)的正极经过电流传感器(6)和电流脉冲发生器(4)与大地负载(5)相连，软斩波稳流电路(3)的负极输出经电流脉冲发生器(4)与大地负载(5)相连，电流传感器(6)经PWM稳流控制器(7)与软斩波稳流电路(3)相连，主控制单元(10)经输出电流控制单元(8)与软斩波稳流电路(3)相连接，主控制单元(10)经过电流脉冲控制单元(9)与电流脉冲发生器(4)相连接构成。

2.按照权利要求1所述的具有软斩波特性的电性源发射装置，其特征在于，所述软斩波稳流电路(3)电路由主开关管VT₁的发射极分别与二极管D_s1的阴极和缓冲电感L_r的正极相连接，缓冲电感L_r的负极与饱和电感L_s的正极相连接，饱和电感L_s的负极与滤波电感L₂正极相连接，滤波电感L₂的负极与滤波电容C₃的正极相连接，主二极管D₇的阴极分别与储能电容C_s的正极、二极管D_s4的阴极、饱和电感L_s的负极相连接，缓冲电容C_r的正极与主开关管VT₁的集电极相连接，缓冲电容C_r的负极分别与二极管D_s1的阳极、二极管D_s2的阴极、二极管D_s4的阳极相连接，储能电容C_s的负极分别与二极管D_s2的阳极和二极管D_s3的阴极相连接，二极管D_s3的阳极分别与主二极管D₇的阳极、滤波电容C₃的负极相连接构成。

3.按照权利要求2所述的具有软斩波特性的电性源发射装置，其特征在于，斩波稳流电路(3)的参数选取方法，缓冲电感L_r，缓冲电容C_r，储能电容C_s，最小输出电流I_o,min的确定包括以下步骤：

——缓冲电感L_r的电感值选取应满足

Lr≥Ui(dio,peakdtr)-1,Lr≥Ui3(dio,peakdtrr)-1]]>

t_r是主开关管VT₁电流上升时间，t_rr是主二极管D₇的反向恢复时间，i_o,peak是输出电流峰值，U_i为输入电压；

——缓冲电容C_r和储能电容C_s的选取包括以下a～d四步：

a、任取代入式(1)，求得条件下的最小输出电流I_o,min：

Io,min=UiCstr-off,max(x+x)---(1)]]>

其中，t_r-off,max是在满足软斩波运行条件下，最大谐振关断时间，由设计者给出，U_i为输入电压，

b、将步骤a中x值和所求I_o,min代入式(2)

Cr>Io,minxUi(x+1)[x·cos-1(-x)ω+1-x2ω]---(2)]]>

c、用下式验证步骤b中求得缓冲电容C_r

Cr>Io,peak·tfUi---(3)]]>

其中，t_f是主开关VT₁电流的下降时间，I_o,peak是输出电流峰值，

d、如果c中条件不满足，则重复步骤a，b，c，直至满足步骤c中条件，如果c中条件满足，则选定C_r的电容值，比理论值稍大即可，储能电容C_s的电容值用式(4)求取：

Cs=Crx---(4)]]>

4.一种具有软斩波特性电性源发射装置的控制方法，其特征在于，软斩波稳流电路3通过下列十个导通状态实现软开关：

A、[t₀，t_1a]主开关VT₁零电流导通阶段，主开关管VT₁在t₀时刻导通，流经主开关管VT₁电流虽然比较小，但其变化率较大，饱和电感L_s的电感量远大于缓冲电感L_s，利用饱和电感L_s大电感量实现主开关VT₁零电流导通；

B、[t_1a，t₁]主开关VT₁导通阶段，饱和电感L_s极易饱和，当主开关管VT₁电流i_L上升到饱和电感L_s饱和电流I_sat时，饱和电感L_s电感量近似为零，此时利用缓冲电感实现主开关VT₁零电流导通；

C、[t₁，t₂]缓冲电容C_r能量复位阶段，缓冲电容C_r储存的能量通过谐振回路主开关管VT₁—缓冲电感L_r—饱和电感L_s—储能电容C_s—二极管D_s2将储存能量完全释放到缓冲电感L_r和储能电容C_s上，缓冲电容C_r电压降为零；

D、[t₂，t₃]缓冲电感L_r能量复位阶段，缓冲电感L_r储存的能量通过谐振回路饱和电感L_s—储能电容C_s—二极管D_s2—二极管D_s1将储存的量释放到储能电容C_s上，此时缓冲电感L_r电流为负载电流I_o；

E、[t₃，t₄]正常PWM工作阶段，主开关管VT₁电流保持不变，为负载电流I_o；

F、[t₄，t₅]主开关管VT₁零电压关断阶段，在t₄时刻，缓冲电容C_r电压为零，主开关管VT₁实现零电压关断，缓冲电容C_r通过回路缓冲电感L_r—饱和电感L_s—负载—输入电源充电，直至二极管D_s3导通；

G、[t₅，t₆]缓冲电容C_r充电、储能电容C_s放电阶段，缓冲电容C_r通过缓冲电感L_r—饱和电感L_s—负载—输入电源充电，储能电容C_s通过二极管D_s3向负载放电，直至缓冲电感L_r电流降为零；

H、[t₆，t₇]储能电容C_s放电阶段，储能电容C_s通过二极管D_s3继续向负载放电，直至二极管D_s4导通；

I、[t₇，t₈]缓冲电容C_r充电、储能电容C_s放电阶段，缓冲电容C_r通过二极管D_s4充电，储能电容C_s通过二极管D_s3放电，直至缓冲电容C_r电压等于输入电压U_i，储能电容C_s电压降为零；

J、[t₈，t₉]主二极管D₇续流阶段，直至主开关管VT₁下一次开通。