[发明专利]一种脉冲负载电源系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种脉冲负载电源系统及其控制方法。所述脉冲负载电源系统，由一个隔离双输出变换模块和一个非隔离直流变换器组成，其中隔离双输出变换模块包括一个输入端口和两个输出端口，隔离双输出变换模块的第二输出端口连接非隔离直流变换器的输入端口，非隔离直流变换器的输出端口和隔离双输出变换模块第一输出端口串联，作为系统总输出端口，总输出端口接脉冲负载。通过隔离双输出变换模块控制其第一输出端口的电压和输入电流，通过非隔离直流变换器控制系统总输出电压，本发明能够有效抑制脉冲功率在输入端口产生的电流冲击，同时减小系统功率变换级数、提高系统效率和功率密度，特别适用于有脉冲负载的应用场合。

技术领域

本发明涉及一种供电系统，尤其涉及一种脉冲负载电源系统及其控制方法，属于电力电子变换及供电系统领域。

背景技术

脉冲负载广泛出现在材料表面处理、生物医药、食物消毒等领域。它要求电源系统能够提供稳定的电压和脉冲变化的电流。传统的脉冲负载电源系统有着诸多缺点：

1，按照脉冲负载峰值功率设计电源，体积重量都很大，系统功率密度低；

2，缺少对输入电流的控制。脉冲负载产生的电流脉冲会通过变换器传导到电源系统输入端，影响其他用电设备。同时为了抑制输入端的脉动电流，需要增大输入端滤波参数，导致系统整体效率下降；

3，缺少对输出电压的精准控制。传统方式中通过增大电容来保持稳定电压，导致电容体积过大，系统功率密度低。

为了解决上述传统脉冲电源的缺陷，功率解耦电路受到了广泛的关注，如专利(公开号：CN108964241A)和专利(公开号：CN208078920U)中都采用了类似的解耦结构。即采用一个双向变换器并联在脉冲负载主电源的输出端口，为脉冲负载提供脉冲功率，而脉冲负载的主电源只需要提供平均功率。在没有脉冲时，主电源的电能被双向变换器储存在另一端的电容里，当脉冲到来时，电容通过双向变换器放电来补充主电源供电的不足。这种结构使得主电源只需要按照平均功率设计；双向变换器补偿了大部分脉冲功率，使得传递到主电源输入端的电流脉冲减小；双向变换器可以采用复杂控制算法获得很快的响应速度，减小主电源中电容的体积。但是这种方案仍有两个问题没有解决：1，双向变换器仍然需要按照脉冲峰值功率进行设计；2，脉冲功率需要经过主电源，此后流入再流出双向变换器才能提供给负载，经过了多级变换，系统效率不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种脉冲负载电源系统及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明所述的电源系统由一个隔离双输出变换模块和一个非隔离直流变换器组成，隔离双输出变换模块包含一个输入端口和两个输出端口，其中输入端口和两个输出端口是电气隔离的；

隔离双输出变换模块的第二输出端口连接非隔离直流变换器的输入端口，非隔离直流变换器的输出端口与第一输出端口串联，作为系统总输出端口。

所述隔离双输出变换模块的实现方式采用以下三种方式中的任意一种：

方式一：采用一个集成的隔离双输出直流变换器同时提供一个输入端口和两个输出端口；

方式二：采用一个非隔离变换器与两个隔离变换器组合提供一个输入端口和两个输出端口，其中非隔离变换器的输入端口作为隔离双输出变换模块的输入端口，非隔离变换器的输出端口连接至两个隔离变换器的输入端口，两个隔离变换器的输出端口作为隔离双输出变换模块的两个输出端口；

方式三：采用两个隔离变换器组合提供一个输入端口和两个输出端口，其中一个隔离变换器的输入端口作为隔离双输出变换模块的输入端口，同时该隔离变换器的输出端口连接至另外一个隔离变换器的输入端口、并作为隔离双输出变换模块的第二输出端口，另外一个隔离变换器的输出端口作为隔离双输出变换模块的第一输出端口。