[发明专利]一种基于双极性Marx电路的串联谐振充电装置

说明书

本发明属于充电技术领域，具体为一种基于双极性Marx电路的串联谐振充电装置。该装置包括：输入电源，双极性Marx电路系统，LC串联谐振电路，升压变压器，整流器和负载。输入电源通过双极性Marx电路调制后输出正负极性电源，然后通过LC串联谐振电路输出恒定峰值电流的高压电，再通过升压变压器升至需要的高压幅值，最后通过整流电路给负载充电。本发明有效的解决了快速的高压大功率恒流充电问题，也可以极大的提高脉冲功率源的充电电压和充电功率。

技术领域

本发明属于充电技术领域，具体涉及大功率的重复频率高压直流充电装置。

技术背景

高压脉冲功率源的充电技术是随着高压脉冲功率技术发展起来的，上世纪60年代以来迅速发展固态脉冲功率技术要求有一个快速大功率充电源，因此逐渐形成一门独立的新兴技术领域，即串联谐振充电技术。脉冲功率技术又称高功率脉冲技术，它是一个研究在较长的时间里把能量存储起来，然后经过快速压缩、转换，最后在极短的时间以极高的功率密度向负载释放的电物理技术，实质上是输出功率对输入功率的放大，因此就要求有一个快速的高压充电技术。

由于对脉冲功率源充电，就是对一些并联电容快速充电，就必须防止充电电流过大而毁坏功率器件为。采用的电阻限流技术，但会增加损耗；而采用电感限流技术需要一个较大电感；最常用的采用半导体开关的串联谐振充电术，为得到高压而使得充电电流过小导致充电功率小及速度慢。这就要采用即能获得高压又能得到较大电流的充电就是，本发明就是针对这个技术方向的。

本发明采用基于双极性Marx电路的串联谐振充电是通过二级升压获得高电压，同时也有很大的充电电流，能应用大功率高重复频率的高压脉冲功率源。

该技术能成功应用于重复频率高压脉冲功率源，既可以实现大功率能量传输，又有在可以提高充电速度和充电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高充电速度和高充电效率的基于双极性Marx电路的串联谐振充电装置。

本发明提供的基于双极性Marx电路的串联谐振充电装置，包括：输入电源，双极性Marx电路，LC串联谐振电路，升压变压器，整流器和负载电路；双极性Marx电路是由多级双极性Marx模块级联而成，双极性Marx模块包括充电控制半导体开关、隔离二极管、全桥电路和电容器；LC串联谐振电路包括电感L和电容C；其中：输入电源与双极性Marx电路连接，双极性Marx电路与LC串联谐振电路连接，LC串联谐振电路与升压变压器连接，升压变压器连接与整流器和负载电路连接，具体参见图1所示。

本发明中，双极性Marx电路完成正负波形调制及第一次升压变换。

本发明中，LC串联谐振电路完成电流的限流控制。

本发明中，升压变压器完成第二次升压变换。

本发明中，双极性电路典型的控制模式是并联充电和串联放电。

本发明中，双极性Marx电路包括串联充电控制开关、串联反向阻流二极管、全桥第一桥臂上管开关、全桥第二桥臂上管开关、全桥第一桥臂下管开关、全桥第二桥臂下管开关和直流充电电容；其中，串联充电控制开关与串联反向阻流二极管的阳极相连，串联反向阻流二极管的阴极与全桥第一桥臂上管开关的源极、全桥第二桥臂上管开关的源极、直流充电电容和下一级双极性Marx模块的串联充电开关相连，全桥第一桥臂上管开关的漏极与全桥第一桥臂下管开关的源极和输入地相连，全桥第二桥臂上管开关的漏极与全桥第二桥臂下管开关源极和下一级的全桥第一桥臂上管开关的漏极相连，全桥第一桥臂下管开关的漏极与全桥第二桥臂下管开关漏极和直流充电电容相连。参见图2所示。

本发明的基于双极性Marx电路的串联谐振充电装置的工作过程如下：

输入电源给双极性Marx电路并联充电储能；