[发明专利]一种串联电压补偿式脉冲电源及控制方法

说明书

本发明公开了一种串联电压补偿式脉冲电源及控制方法。所述串联电压补偿式脉冲电源由功率变换器1、隔离双向DC/DC变换器、无源解耦电容C₁和电压补偿电容C₂四部分构成。功率变换器1输出端连接到脉冲功率负载，隔离双向DC/DC双向变换器的端口1连接到无源解耦电容C₁，端口2连接到电压补偿电容C₂，端口1和端口2串联后跨接到功率变换器1的输出端。通过功率变换器1控制负载端电压和输入电流，通过隔离双向DC/DC变换器控制电压补偿电容C₂的电压。本发明能够降低电源体积重量，提高功率密度，减少功率变换级数，提高电源效率，并且无需改变现有电源系统结构，适用于向脉冲负载供电的场合。

技术领域

本发明涉及一种供电电源及控制方法，具体涉及一种串联电压补偿式脉冲电源及控制方法，属于电力电子变换及供电系统领域。

背景技术

以合成孔径雷达和相控阵雷达为代表的脉冲功率负载日益增多，此类负载需要脉冲电源能够提供稳定电压和脉冲电流。

传统脉冲电源通过在功率变换器1的负载端堆叠大容量电容阵缓冲负载脉冲功率以实现功率解耦，电容阵承担全部脉动功率。由于输出电压脉内顶降要求小，电压等级较低，负载峰均功率比高，解耦电容阵的容量和体积重量很大，电源功率密度很低。

为解决传统脉冲电源中存在的问题，有源功率解耦方案被提出，例如文献“X.Huang，X.Ruan，F.Du，F.Liu and L.Zhang，″A Pulsed Power Supply Adopting ActiveCapacitor Converter for Low-Voltage and Low-Frequency Pulsed Loads，″in IEEETransactions on Power Electronics，vol.33，no.11，pp.9219-9230，Nov.2018.”提出一种并联型结构，采用移相全桥变换器提供平均功率，Buck/Boost双向变换器低压端口与移相全桥变换器输出端并联，高压端口连接到解耦电容，以处理脉动功率分量，即负载峰值功率期间，解耦电容通过Buck/Boost双向变换器放电，补偿不足的功率部分；谷值功率期间，移相全桥变换器多余的功率部分通过Buck/Boost双向变换器给解耦电容充电。这种方案的优点是解耦电容未直接与脉冲负载相连，允许电压波动范围较大，电压等级较高，因此电容能够减小，电源的功率密度能够提高。但这种方案中所有脉冲功率分量需经过三级功率变换到达负载侧，功率变换级数多，系统效率低。

发明内容

本发明的目的是提出一种串联电压补偿式脉冲电源及控制方法，以解决传统无源解耦方案与现有有源解耦方案的不足。

本发明通过以下技术方案实现：

一种串联电压补偿式脉冲电源，包括一个功率变换器1、一个隔离双向DC/DC变换器、一个无源解耦电容C₁和一个电压补偿电容C₂；

功率变换器1提供负载所需平均功率，隔离双向DC/DC变换器、无源解耦电容C₁和电压补偿电容C₂构成的整体提供负载所需的脉冲功率分量；

功率变换器1的输出端连接到脉冲功率负载，其实现方式有两种：

方式1：采用单级式变换器实现，可以是隔离或非隔离AC/DC变换器、隔离或非隔离DC/DC变换器

方式2：采用两级式变换器实现，前级可以是隔离或非隔离AC/DC变换器、隔离或非隔离DC/DC变换器，后级可以是隔离或非隔离DC/DC变换器；