[发明专利]高压直流电路拓扑

权利要求书

1.一种高压直流电路拓扑，其特征在于：

通过采用射频谐振驱动器提高带载能力；

通过射频能量耦合电压倍增器实现直流高压的倍增产生；

通过分布式电容的采用，实现能量的耦合并降低直流高压电源的体积。

2.根据权利要求1所述的高压直流电路拓扑，其包括，优选的，

直流电源DC，其正极经由二极管D₁与母线电容C₀正端相连，负极与母线电容C0负端相连；

母线电容C₀，其正端连接故障限流单元与全桥电路的共漏极相连，母线电容C₀的负端与所述全桥电路的共源极相连以构成射频振荡器，其中，所述全桥电路包括第一桥臂和第二桥臂；故障限流单元用于在发生短路故障时限制电流，全桥电路用于产生射频方波；

射频变压器T1，其原边绕组与调谐电容C2并联，所述原边绕组的m端经由用于滤波的谐振滤波器相连第二桥臂中点，所述原边绕组的n端相连第一桥臂中点以在射频变压器T1原边产生射频电压，射频变压器T1的第一副边绕组与调谐电容C3并联，射频变压器T1第二副边绕组与调谐电容C4并联，射频变压器第一副边绕组和第二副边绕组串联后与调谐电容C5并联以构成谐振网络；

分布式射频能量耦合电压倍增器，其包括，

射频馈电电极a，其连接所述射频变压器第一副边绕组的a端；

射频馈电电极b，其连接所述射频变压器第二副边绕组的b端；

电压倍增器，其置于射频馈电电极a和射频馈电电极b之间以实现电压叠加，所述电压倍增器由多个射频能量耦合电极及射频整流器级联构成；

并联谐振滤波器，其一端连接所述电压倍增器的最后一级射频能量耦合电极，另一端连接负载以在负载上实现纹波不大于万分之五的直流电压。

3.根据权利要求2所述的高压直流电路拓扑，其中，故障限流单元包括，

电感L1；

电力电子开关Q1，其串联电感L1；

电感L2，其并联电感L1和电力电子开关Q1。

4.根据权利要求3所述的高压直流电路拓扑，其中，电感L1绕组的同名端与电感L2绕组的异名端相连，电感L1绕组的异名端经电力电子开关Q1串联后与电感L2绕组的同名端相连，正常工作情况下电力电子开关Q1处于导通状态，当故障发生时，电力电子开关Q1断开，串入电感L2限制故障电流。

5.根据权利要求3所述的高压直流电路拓扑，其中，电力电子开关Q1为通态电阻为几十毫欧的半导体开关器件。

6.根据权利要求2所述的高压直流电路拓扑，其中，所述第一桥臂包括串联的高压电力电子开关Q2和高压电力电子开关Q4，所述第二桥臂包括串联的高压电力电子开关Q3和高压电力电子开关Q5，电力电子开关工作于射频开关状态时，逆变调制方式采用50％占空比的调制方式，所述第一桥臂并联第二桥臂。

7.根据权利要求6所述的高压直流电路拓扑，其中，所述谐振滤波器包括串联的电感L3及电容C1。

8.根据权利要求2所述的高压直流电路拓扑，其中，射频变压器T1采用副边带中心抽头的空心变压器结构，空心变压器结构采用稀疏绕法控制绕组匝间和饼间距离。

9.根据权利要求2所述的高压直流电路拓扑，其中，调谐电容C3、调谐电容C4分别由射频馈电电极a、射频馈电电极b与电压倍增器金属外筒之间的分布电容构成。

10.根据权利要求2所述的高压直流电路拓扑，其中，调谐电容C5由射频馈电电极a、射频馈电电极b之间的分布电容构成。