脉冲电源的制作方法

本公开涉及电路领域，更具体的，涉及一种脉冲电源。

背景技术：

1、可控核聚变领域中，场反位形（field-reversed configuration，frc）技术路径系统结构简单、造价及运行成本低，并且与传统托卡马克装置相比，frc聚变装置无需大量外部磁体来约束等离子体，其等离子体自主形成内部磁场，显著降低制造成本；同时，frc等离子体的高β值特性（接近100%）使其聚变功率输出更高，且便于直接回收能量，提升发电效率。

2、电源系统是frc聚变装置稳定运行的关键，核心在于θ-pinch线圈及配套高压高功率脉冲电源，θ-pinch线圈是负责“塑造”和“约束”等离子体的核心部件。需要使用高压高功率脉冲电源激励θ-pinch线圈，以通过偏置（bias）阶段、预电离（pre-ionization，pi）阶段、主场（main）阶段、续流/撬棒（crowbar）阶段这四个阶段依次放电，从而在θ-pinch线圈中流过各个阶段所需的电流，用于控制等离子体的形成、电离、喷射及持续，其精准放电直接决定等离子体参数。

3、高压高功率脉冲电源基于高压脉冲功率技术：通过高压电源对高压电容预充电，再使用高压高功率开关对电容放电，形成脉冲电流波形。θ-pinch线圈对电源的功率等级以及波形控制精度要求极其高，且成本巨高。

4、因此，如何降低脉冲电源的成本并且能够尽可能精确控制电流波形，是本领域的研究重点。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种脉冲电源，包括：第一开关支路，被配置为在第一阶段开启，使得脉冲电源向感性负载提供第一放电电流；第二开关支路，被配置为在第二阶段开启，使得脉冲电源向感性负载提供第二放电电流；第三开关支路，被配置为在第三阶段开启，使得脉冲电源向感性负载提供第三放电电流；以及第四开关支路，被配置为在第四阶段开启，使得脉冲电源为感性负载提供续流路径，其中第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路和第四开关支路并联连接在感性负载两端，并且第二开关支路和第三开关支路共用储能电容。

2、可选的，第一开关支路包括串联的第一开关、第一电容以及电感，第二开关支路包括串联的第二开关、第二电容和第三电容， 所述第三电容为共用的储能电容，第三开关支路包括串联的第三开关和第三电容，以及第四开关支路包括第四开关。

3、可选的，第一电容具有配套的第一充电电源和第一充电开关，并且第三电容具有配套的第三充电电源和第三充电开关。

4、可选的，第二电容不具有配套的第二充电电源和第二充电开关，或者具有配套的第二充电电源和第二充电开关，并且其中，第一充电电源和第三充电电源的电源电压的绝对值是第二充电电源的电源电压的绝对值的十倍以上。

5、可选的，在第一阶段之前的预充电阶段，第一充电开关、第二充电开关和第三充电开关接通，以分别利用相应的充电电源对相应的电容进行预充电。

6、可选的，在第二阶段，流过第二开关的谐振电流流过串联的第二电容和第三电容，并且在第三阶段，流过第二开关的谐振电流和流过第三开关的谐振电流同时流过第三电容。

7、可选的，第三电容的电容值是第二电容的电容值的十倍以上。

8、可选的，在第二阶段，第二电容和第三电容串联构成的等效电容与链路寄生电感发生谐振，并且在第三阶段，第三电容还与链路寄生电感谐振。

9、可选的，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关中的每一者为晶闸管、闸流管、气体开关、或半导体开关。

10、可选的，所述脉冲电源用于场反应形（frc）聚变装置，所述感性负载为θ-pinch线圈，并且其中，第一阶段至第四阶段分别对应于等离子体的偏置阶段、预电离阶段、主场阶段和续流/撬棒阶段。

11、根据上述脉冲电源，通过把第二开关支路和第三开关支路的部分整合（共用电容），降低了链路中的寄生电感和寄生电阻，因此降低了电源系统的振荡风险以及电源系统的损耗，从而提高了效率。此外，相对于传统的脉冲电源，第二电容的充电电压远小于第一电容和第三电容的充电电压，因此对第二电容的充电电路的电源和开关需要承受的电压要求低。甚至，可以去掉第二电容的充电电源和充电开关，可以进一步简化电源系统，降低系统成本。

1.一种脉冲电源，包括：

2.根据权利要求1所述的脉冲电源，其中：

3.根据权利要求2所述的脉冲电源，其中，第一电容具有配套的第一充电电源和第一充电开关，并且第三电容具有配套的第三充电电源和第三充电开关。

4.根据权利要求3所述的脉冲电源，其中，第二电容不具有配套的第二充电电源和第二充电开关。

5.根据权利要求3所述的脉冲电源，其中，第二电容具有配套的第二充电电源和第二充电开关，并且

6.根据权利要求2所述的脉冲电源，其中，在第二阶段，流过第二开关的谐振电流流过串联的第二电容和第三电容，并且

7.根据权利要求2所述的脉冲电源，其中，第三电容的电容值是第二电容的电容值的十倍以上。

8.根据权利要求2所述的脉冲电源，其中，在第二阶段，第二电容和第三电容串联构成的等效电容与链路寄生电感发生谐振，并且

9.根据权利要求2所述的脉冲电源，其中，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关中的每一者为晶闸管、闸流管、气体开关、或半导体开关。

10.根据权利要求1所述脉冲电源，其中，所述脉冲电源用于场反位形（frc）聚变装置，所述感性负载为θ-pinch线圈，并且