脉冲功率单元和脉冲功率电源的制作方法

本申请涉及可控核聚变，具体涉及一种脉冲功率单元和脉冲功率电源。

背景技术：

1、脉冲功率电源往往通过电力电子开关器件作为回路主开关对负载进行供电，在电力电子开关器件关断时，往往需要考虑电力电子开关器件关断回路的寄生电感，该寄生电感在电力电子开关器件关断时会在电力电子开关器件两端产生很大的关断尖峰电压，有可能损坏电力电子开关器件。因此现有技术(光伏逆变器、ups等)中要尽量降低电力电子开关器件关断回路的寄生电感，确保电力电子开关器件安全可靠的工作。

2、同样，在可控核聚变装置中的磁体线圈的脉冲功率电源中，电力电子开关器件在关断时，负载和电力电子开关器件之间同样由于较大的寄生电感而产生很大的尖峰电压，一些情况下会导致电力电子开关器件损坏。因此，为了保护磁体线圈的脉冲功率电源，采用现有技术中减小电力电子开关器件关断回路的寄生电感的方法还是不能解决电力电子开关器件关断尖峰电压过高的问题，即便使电力电子开关器件关断回路的寄生电感很小，也会发生电力电子开关器件关断尖峰电压过高而损坏的现象。

3、因此，如何提升可控核聚变装置中磁体线圈的脉冲功率电源中的电力电子开关器件的安全性成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种脉冲功率单元和脉冲功率电源，至少解决相关技术中存在的如何提升可控核聚变装置中磁体线圈的脉冲功率电源中的电力电子开关器件的安全性的技术问题。

2、根据第一方面，本申请实施例提供一种脉冲功率单元，包括：脉冲率单元包括直流母线电容，电力电子开关器件和续流电路，所述功率单元还包括：第一母排、第二母排和第一输出铜排，其中，所述直流母线电容安装在第一母排和第二母排上且所述直流母线电容的两端分别与所述第一母排和所述第二母排连接，所述第一母排与电力电子开关器件的第一端连接，所述电力电子开关器件的第二端与第一输出铜排连接；第一输出铜排和第二母排分别通过导体与负载连接；所述续流电路连接在第二母排和第一输出铜排之间，所述续流电路与所述电力电子开关器件的第二端之间的等效连接线长度小于所述电力电子开关器件与负载之间的等效连接线长度。

3、在一种实施例中，所述第一母排和所述第二母排叠层设置。

4、在一种实施例中，沿远离所述第一母排的第一端的方向上，自所述第一母排的第一端依次安装所述电力电子开关器件和所述第一输出铜排，且，所述电力电子开关器件设置在所述第一母排背离所述第二母排一侧；所述续流电路安装在所述第一输出铜排和第二母排之间，位于所述电力电子开关器件朝向所述第二母排的一侧。

5、在一种实施例中，所述续流电路包括至少一个续流电阻和至少一个续流二极管，其中，所述续流电阻与所述续流二极管串联，所述续流电阻安装在电阻支撑铜排上，所述续流二极管安装在二极管支撑铜排上。

6、在一种实施例中，所述电阻支撑铜排和所述二极管支撑铜排垂直于所述第一母排和所述第二母排设置。

7、在一种实施例中，在所述第一输出铜排和所述第二母排之间依次安装所述电阻支撑铜排和二极管支撑铜排，所述电阻支撑铜排和所述二极管支撑铜排中的一个与所述第一输出铜排连接，另一个与所述第二母排连接。

8、在一种实施例中，所述电阻支撑铜排、所述续流电阻、所述二极管支撑铜排和所述续流二极管通过压紧装置层叠压紧。

9、在一种实施例中，所述第一母排上还连接有第一输入铜排，在所述第二母排上还连接有第二输入铜排。

10、在一种实施例中，在所述第二母排上还连接有第二输出铜排，所述第一输出铜排和所述第二输出铜排连接至所述负载两端。

11、根据第二方面，本申请实施例提供了一种脉冲功率电源，包括串联和/或并联的多个上述第一方面任意一项所述的脉冲功率单元，其中，每两个脉冲单元呈镜像排列。

12、本申请至少具有如下有益效果：

13、在本申请中，第一母排和第二母排作为直流母排承载直流母线电容，电力电子开关器件的第一端连接在第一母排上，第二端连接在第一输出铜排上，续流电路连接在第二母排和第一输出铜排之间，第一输出铜排用于连接至负载，续流电路连接在第二母排和第一输出铜排之间，所述续流电路与所述电力电子开关器件的第二端之间的等效连接线长度小于所述电力电子开关器件与负载之间的等效连接线长度，即续流电路靠近电力电子开关器件设置，续流电路与电力电子开关器件的第二端之间的距离等效为续流电路与电力电子开关器件的第二端之间短距离铜排或小部分第一输出铜排，极大的减小了电力电子开关器件与续流电路之间的线路长度，进而极大减小了该部分线路产生的寄生电感，另外，由于负载为磁体线圈，感性较大，因此在电力电子开关器件关断瞬间，所述续流电路和负载之间的线路上的电流不变或变化较小，续流电路和负载之间连接线的寄生电感在电力电子开关器件关断时产生的自感电压很小，因此，将续流电路靠近电力电子开关器件而远离负载的设置，续流电路和电子电力开关器件之间连接线的距离很短，寄生电感很小甚至为零，并且，在续流的过程中，该线路上的电流下降速度可通过续流电路中的续流电阻的阻值大小进行调节，因此可精确控制负载续流过程中的电流下降速度。

1.一种脉冲功率单元，其特征在于，包括：直流母线电容、电力电子开关器件、续流电路以及第一母排、第二母排和第一输出铜排，其中，

2.如权利要求1所述的脉冲功率单元，其特征在于，所述第一母排和所述第二母排叠层设置。

3.如权利要求2所述的脉冲功率单元，其特征在于，沿远离所述第一母排的第一端的方向上，自所述第一母排的第一端依次安装所述电力电子开关器件和所述第一输出铜排，且，所述电力电子开关器件安装在所述第一母排背离所述第二母排一侧；所述续流电路安装在所述第一输出铜排和所述第二母排之间，位于所述电力电子开关器件朝向所述第二母排的一侧。

4.如权利要求1至3任意一项所述的脉冲功率单元，其特征在于，所述续流电路包括至少一个续流电阻和至少一个续流二极管，其中，所述续流电阻与所述续流二极管串联，所述续流电阻安装在电阻支撑铜排上，所述续流二极管安装在二极管支撑铜排上。

5.如权利要求4所述的脉冲功率单元，其特征在于，所述电阻支撑铜排和所述二极管支撑铜排垂直于所述第一母排和所述第二母排设置。

6.如权利要求4所述的脉冲功率单元，其特征在于，在所述第一输出铜排和所述第二母排之间依次安装所述电阻支撑铜排和二极管支撑铜排，所述电阻支撑铜排和所述二极管支撑铜排中的一个与所述第一输出铜排连接，另一个与所述第二母排连接。

7.如权利要求6所述的脉冲功率单元，其特征在于，所述电阻支撑铜排、所述续流电阻、所述二极管支撑铜排和所述续流二极管通过压紧装置层叠压紧。

8.如权利要求1所述的脉冲功率单元，其特征在于，所述第一母排上还连接有第一输入铜排，在所述第二母排上还连接有第二输入铜排。

9.如权利要求1所述的脉冲功率单元，其特征在于，在所述第二母排上还连接有第二输出铜排，所述第一输出铜排和所述第二输出铜排连接至所述负载两端。

10.一种脉冲功率电源，其特征在于，包括串联和/或并联的多个如权利要求1至9任意一项所述的脉冲功率单元。