[发明专利]电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统及时序控制方法

权利要求书

1.一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：包括上位机(1)、通讯链路(2)、主控单元(3)、数据采集模块(4)和触发控制模块(5)，所述上位机(1)通过通讯链路(2)与主控单元(3)连接，所述主控单元(3)连接端与数据采集模块(4)和触发控制模块(5)连接；

所述上位机(1)用于人机交互，并且用于参数下传、状态监测和远程控制；

所述通讯链路(2)用于根据设计好的通讯协议规则，实现上位机(1)和主控单元(3)直接的实时数据通讯；

所述主控单元(3)用于对控制系统集中控制和管理，一端与上位机(1)进行数据传输，另一端根据预定的时序控制数据采集模块(4)和触发控制模块(5)的正常运行；

所述数据采集模块(4)用于对储能电容和放电电容模拟电压值的数据采集；

所述触发控制模块(5)用于控制晶闸管开关(11)的通断，实现对放电电容的充放电。

2.根据权利要求1所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：所述上位机(1)内安装有上位机(1)界面程序，用于实现人机交互、参数下传、状态监测和远程控制。

3.根据权利要求1所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：所述通讯链路(2)包括通讯协议接口和物理通讯接口，利用计算机的通讯接口，并基于Modbus、CAN总线和TCP/UDP等协议，实现控制系统上位机(1)和主控单元(3)之间的通讯，所述计算机的通讯接口具体为串口、USB口和网口。

4.根据权利要求1所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：所述主控单元(3)采用具有逻辑控制能力的可编程器件，具体为单片机、FPGA或PLC，用于实现对控制系统的集中控制和管理。

5.根据权利要求1所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：所述数据采集模块(4)具体为模数转化芯片，用于将原始的模拟物理电压信号转化为数字信号，采集并上传到主控单元(3)。

6.根据权利要求1所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统，其特征在于：所述触发控制模块(5)接收主控单元(3)发送来的时序触发指令，输出触发脉冲控制晶闸管开关(11)的通断。

7.一种使用权利要求1-6任意一项所述的电容储能型高功率脉冲驱动源控制系统的时序控制方法，其特征在于：包括电容储能型高功率脉冲驱动源的初级能源回路，所述初级能源回路由电容器、电感、晶闸管开关(11)和特斯拉变压器(6)组成，所述电容器包括放电电容器(7)和充电电容器(8)，所述电感包括谐振充电电感(9)和反压恢复电感(10)，所述晶闸管开关(11)设置为三个且分别为开关S1、开关S2和开关S3；

所述反压恢复电感(10)与开关S2串联连接，所述充电电容器(8)、谐振充电电感(9)和开关S3串联连接，所述充电电容器(8)和放电电容器(7)均与反压恢复电感(10)并联连接，所述放电电容器(7)通过开关S1与特斯拉变压器(6)连接；

具体时序控制步骤如下：

步骤一、由P1、P2和P3分别表示开关S1、开关S2和开关S3的脉冲信号；

步骤二、由T1表示放电电容放电后反压等待时间，T2表示开关S2和开关S3的间隔时间，即放电电容的谐振充电时间；由T3代表一个脉冲周期的剩余时间，主要由重复工作频率决定；

步骤三、根据充电电容和放电电容的电压值，利用仿真计算得到放电电容的能量补充时间；

步骤四、利用时序控制方法，根据预定的T1、T2和T3的时序，控制晶闸管开关(11)的通断，以实现放电电容电压的稳压。

8.根据权利要求7所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源的时序控制方法，其特征在于：所述步骤二中，根据脉冲次数的不同以及充电时间的不同，T2由一系列的离散值构成。

9.根据权利要求7所述的一种电容储能型高功率脉冲驱动源的时序控制方法，其特征在于：所述步骤三中，充电电容和放电电容的电压值是不连续的，由一系列的离散值构成。