一种猝发脉冲电源及其控制方法与流程

本发明涉及高压脉冲电源，特别涉及一种猝发脉冲电源及其控制方法。

背景技术：

1、在高压脉冲电源技术领域中，系统常需在极短时间内连续输出一系列高功率电脉冲（即猝发脉冲串）。此类负载对脉冲幅值的稳定性要求极为苛刻，输出电压的稳定性直接决定了整机系统的性能与可靠性。

2、现有技术中，为提升输出电压的稳定性，通常采用闭环恒压控制策略。然而，在猝发重频脉冲工作模式下，负载电流呈现高频、大幅值的快速脉冲变化，导致直接检测输出电压信号异常困难。这不仅需要采用高性能的电压传感器，更带来了信号调理电路复杂、控制算法设计难度高、易受干扰等一系列问题，反而可能引致输出波动，难以实现理想的高稳定性输出。因此，亟待一种更为简单、可靠的控制方法，以解决猝发脉冲电源在重频工作状态下负载电压稳定性不足的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的通过检测输出电压实现恒压控制时，在猝发重频脉冲工况下面临的检测困难、检测电路复杂及输出电压稳定性不足的问题，提供一种猝发脉冲电源及其控制方法。

2、在第一方面，本发明提供一种猝发脉冲电源，包括依次连接的第一电源、储能电容、第二电源、负载电容、脉冲产生模块，还包括与所述储能电容、所述第二电源和所述负载电容连接的控制模块；

3、在猝发脉冲产生前，所述第一电源为所述储能电容充电，所述储能电容为所述第二电源供电，所述第二电源为所述负载电容充电；

4、在猝发脉冲输出期间，所述脉冲产生模块使所述负载电容放电产生脉冲，所述第二电源稳定所述负载电容两端的电压，所述控制模块根据所述储能电容的电压调节所述第二电源的工作参数；

5、所述第二电源为高频开关电源，所述控制模块根据储能电容电压的下降，使所述高频开关电源的工作参数随所述储能电容电压的下降而对应增加，所述第二电源的工作参数包括开关频率或脉冲宽度。

6、优选地，所述第二电源主回路至少包括依次连接的逆变电路、lc串联谐振电路、高频变压器和整流电路，所述整流电路的输出端连接所述负载电容；所述逆变电路是全桥或半桥逆变电路。

7、进一步地，包括n个并联的第二电源，n为大于1的整数；所述n个第二电源的输入端并联后连接至所述储能电容，所述n个第二电源的输出端并联后连接至所述负载电容。

8、进一步地，包括m个并联的组合，每个所述组合包括一个储能电容和一个第二电源，m为大于1的整数；每个所述组合中，一个第二电源的输入端连接至对应组合内的一个储能电容；所有第二电源的输出端并联后共同连接至所述负载电容。

9、优选地，所述脉冲产生模块包括升压变压器和脉冲开关，所述脉冲开关的一端与所述负载电容的一端连接，所述升压变压器的第一输入端连接所述脉冲开关的另一端，第二输入端连接所述负载电容的另一端，所述升压变压器用于将所述负载电容两端的电压升高后产生高压脉冲输出。

10、在第二方面，本发明提供一种猝发脉冲电源的控制方法，所述猝发脉冲电源包括依次连接的第一电源、储能电容、第二电源、负载电容、脉冲产生模块，还包括与所述储能电容、所述第二电源和所述负载电容连接的控制模块；所述控制方法包括：

11、在猝发脉冲产生前，所述第一电源将所述储能电容充电至第一电压阈值，所述储能电容为所述第二电源供电，所述第二电源将所述负载电容充电至第二电压阈值；

12、在猝发脉冲输出期间，执行至少一个脉冲周期，每个脉冲周期中：所述脉冲产生模块对所述负载电容放电以产生脉冲，使所述负载电容的电压下降；当前脉冲关闭后，所述控制模块控制所述第二电源从所述储能电容取电，并根据所述储能电容的电压调节所述第二电源的工作参数，使所述负载电容恢复至所述第二电压阈值；

13、在猝发脉冲输出停止后，所述第一电源为所述储能电容充电至第一电压阈值，完成一个工作周期。

14、优选地，所述第二电源的工作参数包括开关频率或脉冲宽度；所述控制模块根据所述储能电容的电压调节所述第二电源的工作参数，具体为：在所述储能电容的电压下降过程中，所述控制模块使所述第二电源的开关频率或脉冲宽度随所述储能电容电压的下降而对应增加。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果：

16、1.本发明提供一种猝发脉冲电源，通过设置依次连接的第一电源、储能电容、第二电源、负载电容及脉冲产生模块，并配置控制模块采集储能电容电压来调节第二电源的工作参数，以易于检测的前级储能电容电压替代难以直接处理的快速脉冲电流或脉动电压作为控制依据，规避了复杂脉冲电流或脉动电压检测与信号处理带来的不可靠性，以简洁可靠的控制方式确保猝发脉冲串期间负载电容两端电压的高稳定性。

17、2.本发明提供一种猝发脉冲电源的控制方法，通过预先将储能电容和负载电容分别充至第一、第二电压阈值，在猝发脉冲输出期间每个脉冲周期中放电后，根据储能电容电压调节第二电源工作参数使负载电容恢复至第二电压阈值，并在脉冲输出结束后由第一电源为储能电容重新充电，形成完整工作周期，从而以基于储能电容电压的简单控制逻辑，稳定维持每个脉冲周期后负载电容的电压恢复，保证猝发脉冲串期间输出电压的一致性。

1.一种猝发脉冲电源，其特征在于，包括依次连接的第一电源、储能电容、第二电源、负载电容、脉冲产生模块，还包括与所述储能电容、所述第二电源和所述负载电容连接的控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种猝发脉冲电源，其特征在于，所述第二电源主回路至少包括依次连接的逆变电路、lc串联谐振电路、高频变压器和整流电路，所述整流电路的输出端连接所述负载电容；所述逆变电路是全桥或半桥逆变电路。

3.根据权利要求2所述的一种猝发脉冲电源，其特征在于，包括n个并联的第二电源，n为大于1的整数；所述n个第二电源的输入端并联后连接至所述储能电容，所述n个第二电源的输出端并联后连接至所述负载电容。

4.根据权利要求2所述的一种猝发脉冲电源，其特征在于，包括m个并联的组合，每个所述组合包括一个储能电容和一个第二电源，m为大于1的整数；每个所述组合中，一个第二电源的输入端连接至对应组合内的一个储能电容；所有第二电源的输出端并联后共同连接至所述负载电容。

5.根据权利要求1所述的一种猝发脉冲电源，其特征在于，所述脉冲产生模块包括升压变压器和脉冲开关，所述脉冲开关的一端与所述负载电容的一端连接，所述升压变压器的第一输入端连接所述脉冲开关的另一端，第二输入端连接所述负载电容的另一端，所述升压变压器用于将所述负载电容两端的电压升高后产生高压脉冲输出。

6.一种猝发脉冲电源的控制方法，其特征在于，所述猝发脉冲电源包括依次连接的第一电源、储能电容、第二电源、负载电容、脉冲产生模块，还包括与所述储能电容、所述第二电源和所述负载电容连接的控制模块；所述控制方法包括：

7.根据权利要求6所述的一种猝发脉冲电源的控制方法，其特征在于，所述第二电源的工作参数包括开关频率或脉冲宽度；所述控制模块根据所述储能电容的电压调节所述第二电源的工作参数，具体为：在所述储能电容的电压下降过程中，所述控制模块使所述第二电源的开关频率或脉冲宽度随所述储能电容电压的下降而对应增加。