【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脉冲功率，更具体地，涉及一种重频脉冲电流源发生装置。
技术介绍
1、重频脉冲强磁场在中子散射实验、水电解、污水处理和回用等领域应用广泛，具有重要的研究意义。目前已有研究提出了一些新方案来产生峰值为10-30t的重复频率脉冲磁场，例如日本和美国的中子散射实验中设计了1hz30t和2hz 20-30t的重复脉冲强磁场系统，再例如阿根廷科学家emiliano提出了一种可以产生2ka/2hz脉冲电流的多电平电源拓扑，用于隔膜应用。但是，传统的由电容器供电的重复频率脉冲电源需要在脉冲之间对电容器进行充电，能量补充的效率限制了重复频率的提高。
2、为减少脉冲之间对电容器的能量补充，日本神户大学的m.motokawa等学者提出增加一个电感器来释放磁体电流，电容电压可以恢复到初始值的83％。但电感器所消耗的能量需要充电机来补充，以便进行下一个脉冲。进一步地，武汉国家脉冲强磁场中心从磁体能量回收的角度出发，提出了多种方案实现磁体中的能量能够回收到电容器当中，从而减少脉冲之间对电容器的能量补充。
3、例如，文章“design of a novel pulsed power system for repetitive pulsedhigh magnetic fields”主要提出了一种新型重频脉冲电源系统，该系统采用了一种新的放电拓扑结构，通过附加扼流圈和谐振电容器将磁体中存储的能量反馈给电容器。通过高频串并联谐振电容充电电源将每个脉冲过程中损失的能量补充到电容器中。再例如，文章“design of a nove
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种重频脉冲电流源发生装置，实现磁体中的能量能够回收到电容器当中，从而减少脉冲之间对电容器的能量补充。
2、第一方面，本专利技术提供一种重频脉冲电流源发生装置，包括：低压直流电源，高压脉冲电源，直流断路器，续流二极管和磁体；
3、所述低压直流电源的第一端与所述直流断路器的第一端连接，所述直流断路器的第二端、所述高压脉冲电源的输入端和所述续流二极管的阴极连接，所述高压脉冲电源的输出端与所述磁体的第一端连接，所述磁体的第二端、所述续流二极管的阳极和所述低压直流电源的第二端连接；
4、在一个脉冲周期内，所述高压脉冲电源提供无功能量，且所述无功能量在所述高压脉冲电源中的电容器和所述磁体中的电感之间转换，所述低压直流电源提供有功能量。
5、可选地，所述高压脉冲电源采用h桥或marx发生器，所述低压直流电源采用dc/dc变换电路或蓄电池组。
6、可选地，所述高压脉冲电源包括：交替并联连接的n+1个全控型开关支路和n个电容器，n个第一二极管和n个第二二极管；
7、所述全控型开关支路包括串联的全控型开关器件和均流电阻；
8、第i个所述第一二极管的阳极与第i个所述全控型开关支路中全控型开关器件的阳极连接，阴极与第i个所述电容器的正极连接；
9、第i个所述第二二极管的阳极与第i个所述电容器的负极连接，阴极与第i+1个所述全控型开关支路中全控型开关器件的阴极连接；
10、其中，i和n均为正整数，i的取值为1至n。
11、可选地，所述装置在一个脉冲周期内执行电容器放电过程和磁体能量回收过程；
12、在所述电容器放电过程中，所述n+1个全控型开关支路导通，所述n个电容器通过所述n+1个全控型开关支路串联并对所述磁体放电，直至所述磁体的电流达到峰值；
13、在所述磁体能量回收过程中，同时断开所述n+1个全控型开关支路，所述n个电容器通过所述n个第一二极管和所述n个第二二极管并联，所述磁体的能量回收至所述n个电容器中，直至所述磁体的电流降为0，所述n个电容器的电压恢复至初始电压的100％。
14、可选地，在一个脉冲周期内，所述低压直流电源提供的有功能量之和等于所述装置中电阻消耗的有功能量之和，所述电容器放电过程开始时所述n个电容器存储的无功能量等于所述磁体能量回收过程开始时所述磁体中电感存储的无功能量。
15、可选地，在所述电容器放电过程之后，所述磁体能量回收过程之前，所述装置还执行全控型开关器件并联均流过程；
16、在所述全控性型开关器件并联均流过程中，所述n+1个全控型开关支路通过所述n个第一二极管和所述n个第二二极管并联实现均流，每个所述全控型开关支路的电流降至所述磁体的电流峰值的1/n+1。
17、可选地，所述高压脉冲电源还包括充电机和两个电磁继电器，所述充电机通过所述两个电磁继电器与所述n个电容器并联，所述充电机用于在所述装置工作之前对所述n个电容器进行预充电。
18、可选地，所述全控型开关器件为igct。
19、可选地，所述装置还包括控制器，所述控制器用于：控制所述直流断路器的断开和闭合，通过n+1路同步脉冲信号控制所述n+1个全控型开关支路的同时断开和同时闭合。
20、可选地，所述续流二极管用于在所述装置停止工作时，为释放所述高压脉冲电源中的电容器和所述磁体中的残余能量提供续流回路。
21、本专利技术提供的重频脉冲电流源发生装置，通过低压直流电源和高压脉冲电源实现磁体中的能量回收至高压脉冲电源中的电容器，每个脉冲之后电容电压可恢复到初始值的100％，无需在脉冲之间对电容器充电。
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1.一种重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，包括：低压直流电源，高压脉冲电源，直流断路器，续流二极管和磁体；
2.根据权利要求1所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源采用H桥或Marx发生器，所述低压直流电源采用DC/DC变换电路或蓄电池组。
3.根据权利要求1所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源包括：交替并联连接的n+1个全控型开关支路和n个电容器，n个第一二极管和n个第二二极管；
4.根据权利要求3所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述装置在一个脉冲周期内执行电容器放电过程和磁体能量回收过程；
5.根据权利要求4所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，在一个脉冲周期内，所述低压直流电源提供的有功能量之和等于所述装置中电阻消耗的有功能量之和，所述电容器放电过程开始时所述n个电容器存储的无功能量等于所述磁体能量回收过程开始时所述磁体中电感存储的无功能量。
6.根据权利要求4所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，在所述电容器放电过程之后，所述磁体能量回收过程之前，所述
7.根据权利要求3所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源还包括充电机和两个电磁继电器，所述充电机通过所述两个电磁继电器与所述n个电容器并联，所述充电机用于在所述装置工作之前对所述n个电容器进行预充电。
8.根据权利要求3至7任一项所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述全控型开关器件为IGCT。
9.根据权利要求3至7任一项所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器用于：控制所述直流断路器的断开和闭合，通过n+1路同步脉冲信号控制所述n+1个全控型开关支路的同时断开和同时闭合。
10.根据权利要求1所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述续流二极管用于在所述装置停止工作时，为释放所述高压脉冲电源中的电容器和所述磁体中的残余能量提供续流回路。
...【技术特征摘要】
1.一种重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，包括：低压直流电源，高压脉冲电源，直流断路器，续流二极管和磁体；
2.根据权利要求1所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源采用h桥或marx发生器，所述低压直流电源采用dc/dc变换电路或蓄电池组。
3.根据权利要求1所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源包括：交替并联连接的n+1个全控型开关支路和n个电容器，n个第一二极管和n个第二二极管；
4.根据权利要求3所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，所述装置在一个脉冲周期内执行电容器放电过程和磁体能量回收过程；
5.根据权利要求4所述的重频脉冲电流源发生装置，其特征在于，在一个脉冲周期内，所述低压直流电源提供的有功能量之和等于所述装置中电阻消耗的有功能量之和，所述电容器放电过程开始时所述n个电容器存储的无功能量等于所述磁体能量回收过程开始时所述磁体中电感存储的无功能量。
6.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，梁嘉豪，张绍哲，樊俊显，姜涛，杨春辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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