[发明专利]一种基于直流降压和输出电流控制的电感线圈充放电源

说明书

本发明涉及一种基于直流降压和输出电流控制的电感线圈充放电源，包括有依序电连接的二极管整流电路、DC/DC降压电路、输出电流控制单元和作为负载的电感线圈；所述输出电流控制单元包含有开关管T2、二极管D2、电容C3及耗能电阻R，其中二极管D2与电容C3串联后与耗能电阻R并联，然后与开关管T2串联形成电流控制支路，所述电流控制支路跨接于DC/DC降压电路后级的直流侧正负母线之间，且耗能电阻R与正母线相接、二极管D2阴极指向正母线，所述电感线圈与耗能电阻R并联；还包括有用于采集输出电流控制单元输出电流的第一电流传感器，以及用于接收第一电流传感器电参数并控制DC/DC降压电路的控制器，所述控制器通过PWM驱动开关管T2进行关断。

技术领域

本发明涉及核聚变等离子体运动控制或电磁储能释放等领域，尤其涉及一种基于直流降压和输出电流控制的电感线圈充放电源。

背景技术

在利用磁场对带电粒子进行位置控制的特定研究领域，需要用到一些特殊用途的电感线圈，而这些电感线圈的电流或电压过程波形技术要求特殊。图1所示为电感线圈的典型电流与电压波形示意图。在较长的时间T1时间(比如50秒)内，电感线圈内的直流电流需要在外部电源的控制作用下实现从0逐步增大到某最大值I(比如250A)，而在后续的T2时间段内，其电流又从I变化到0。在T1的时间内，电感线圈的电压非常小，而且一般要求电压高频纹波也非常小，比如小于2V。而在非常短的时间T2(比如150毫秒)内，电感线圈电流需要迅速控制降为0A。针对这样特殊的电流波形，常规的单相逆变电源和控制方法无法全面满足技术指标要求，为此，本发明提出一种能实现类似电流电压严格技术指标要求的电源及实现方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种电源的硬件结构，其在软件人员对控制器编程后，能够实现图1所示的电感线圈的电流波形，并实现充电过程中电感线圈上的谐波电压毛刺较小。

为实现所述目的，依据本发明的一个方面，提供一种基于直流降压和输出电流控制的电感线圈充放电源，包括有依序电连接的二极管整流电路、DC/DC降压电路、输出电流控制单元和作为负载的电感线圈；所述输出电流控制单元包含有开关管T2、二极管D2、电容C3及耗能电阻R，其中二极管D2与电容C3串联后与耗能电阻R并联，然后与开关管T2串联形成电流控制支路，所述电流控制支路跨接于DC/DC降压电路后级的直流侧正负母线之间，且耗能电阻R与正母线相接、二极管D2阴极指向正母线，所述电感线圈与耗能电阻R并联；还包括有用于采集输出电流控制单元输出电流的第一电流传感器，以及用于接收第一电流传感器电参数并控制DC/DC降压电路的控制器，所述控制器通过PWM驱动开关管T2进行关断。

其中，还包括有计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，所述程序被所述控制器执行时实现以下步骤：

S1.控制输出电流控制单元的输出电流跟踪电流目标波形；

S2.控制DC/DC降压电路的恒定输出直流电压U_dc^*，其中U_dc^*为根据电感线圈的电流变化率情况所计算而得的直流电压目标值。

其中，还包括用于采集DC/DC降压电路输出电压的电压传感器、用于采集DC/DC降压电路输出电流的第二电流传感器，所述控制器接收电压传感器、第二电流传感器的电参数，所述DC/DC降压电路采取电压外环电流内环的双闭环控制方式输出直流电压U_dc^*；和/或

所述输出电流控制单元采取电流闭环控制方式对电感线圈的电流进行控制。