【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于等离子体电源，涉及基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，本专利技术还涉及基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法。
技术介绍
1、脉冲电源被广泛地应用于航空航天、电磁脉冲武器、固态雷达等领域，然而此类设备的负载特性通常会具有强脉冲特性，主要表现为周期性、短时间内频繁地卸载/加载，这对脉冲电源造成非常严重的影响，因此研究稳定、可持续供电的脉冲电源至关重要。
2、从脉冲电容体积的角度分析传统脉冲电源结构的不足，仅采用dc-dc变换器的输出电容提供脉冲负载的能量会导致输出电容的增加，从而导致设备体积的增加，不利于系统功率密度的提升。变换器联合的脉冲电源供电系统，是将脉冲能量解耦到双向变换器的储能电容上，可以有效地减小电容的容值，提高系统的功率密度。目前针对双向变换器采用的控制，虽提升了电感电流上升速度，但仍存在电感电流上升时间，脉冲电流响应较慢导致不能快速为脉冲负载提供能量导致脉冲顶降的问题。
3、中国专利《一种适用于脉冲负载供电系统的有源电容变换装置及其预测控制方法》(公开号：cn117767752a，申请号：202311819619.0)提出一种快速响应脉冲负载的方法，该方法是通过acc(有源电容变换器)与单相dc/dc变换器进行功率解耦的方式，以解决在直流微电网系统中由脉冲负载引起的系统电压突变问题。但是由于电感元件本身特性的原因，电感电流存在上升时间的问题，会导致在脉冲负载下，变换器响应速度较慢，造成脉冲负载顶降和电压波动的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，解决了现有电源电路由于脉冲负载上升时间导致的脉冲顶降问题。
2、本专利技术的另一目的是提供基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法。
3、本专利技术所采用的第一种技术方案是，基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，包括隔离型dc/dc变换器，隔离型dc/dc变换器的输入端分别连接输入电压vin和输入电流iin，隔离型dc/dc变换器的输出端连接有滤波电容co，滤波电容co并联连接有脉冲负载r；
4、还包括双向dc/dc变换器，双向dc/dc变换器的输入端连接有储能电容cs，双向dc/dc变换器的输出端连接有提供预充能回路的开关管s2，开关管s2连接提供脉冲功率的开关管s1，开关管s1与脉冲负载r连接。
5、本专利技术第一种技术方案的特点还在于：
6、双向dc/dc变换器包括开关管s3，开关管s3分别与储能电容cs、开关管s4及电感等效阻抗rl连接，电感等效阻抗rl与电感l连接，电感l与开关管s2连接。
7、本专利技术采用的第二种技术方案为：
8、基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法，具体包括如下步骤：
9、步骤1，根据双向dc/dc变换器的buck阶段和boost阶段，推导时域数学模型；
10、步骤2，求双向dc/dc变换器的占空比-增益；
11、步骤3，对双向dc/dc变换器的不同工作阶段进行分析，建立不同模式下的连续时间模型，得到k+1时刻电感电流预测值；
12、步骤4，基于步骤3所得电感电流预测值，求取双向dc/dc变换器在五种工作模式下的两步预测占空比；
13、步骤5，dc-dc变换器采用移相全桥提供脉冲负载r的平均功率，dc-dc变换器输出电压与双向dc-dc变换器输出电压一致，均为v0，dc-dc变换器的输出电流为脉冲负载r电流的直流分量；
14、步骤6，步骤4输出双向dc-dc变换器的控制信息，控制双向dc-dc变换器输出的交流量与步骤5中dc-dc变换器输出的直流量共同为脉冲负载r提供功率。
15、步骤1的具体过程为：双向dc-dc变换器工作于buck阶段时：
16、
17、式中，u1(t)由s3、s4的开关状态决定，当s3导通、s4关断时，u1(t)＝1；
18、反之，u1(t)＝0；vcs(t)为储能电容电压，vo为输出电压，il为ip-acc电感电流，ib为ip-acc输出电流，rl为ip-acc电感等效电阻；双向dc-dc变换器工作于boost阶段时：
19、
20、式中，由s3、s4的开关状态决定，当s3导通、s4关断时，u2(t)＝1；反之，u2(t)＝0；其中buck阶段不同模式下各开关管工作状态为：
21、pc模式：s1关断，s2导通，s3、s4交替导通；pp模式：s1导通，s2关断，s3、s4交替导通；cr模式：s1关断，s2导通，s3关断、s4导通；efb模式：s1导通，s2关断，s3关断、s4导通；
22、boost阶段：cs模式：s1导通，s2关断，s3、s4交替导通。
23、步骤2的具体过程为：根据如下公式(3)对双向dc-dc变换器的占空比-增益进行推导：
24、
25、式中，由buck阶段：λ1＝1，λ2＝0，boost阶段：λ1＝0，λ2＝1；λ1为buck阶段标志位，λ2为boost阶段标志位，ds3、ds4为开关管s3、s4占空比。
26、步骤3的具体过程为：在pc模式下，根据如下公式(4)建立连续时间模型：
27、
28、式中，ts为采样周期，d为占空比，为0～1之间的连续变量；电感电流斜率计算公式如下所示：
29、
30、式中，f1为开关管s3开通期间的电感电流斜率，f2为开关管s3关断期间的电感电流斜率；在k+1时刻电感电流预测值il(k+1)表示为：
31、il(k+1)＝il(k)+f1dts+f2(1-d)ts(6)
32、其中，il(k)为电感l在k时刻的电流；将公式(5)代入公式(6)，得到如下公式(7)：
33、
34、化简式(7)，得k+1时刻电感电流预测值il(k+1)如下所示：
35、
36、在pp模式下，根据如下公式(9)建立连续时间模型：
37、
38、式中，ts为采样周期，d为占空比，为0～1之间的连续变量；电感电流斜率计算公式如下所示：
39、
40、式中，f1为开关管s3开通期间的电感电流斜率，f2为开关管s3关断期间的电感电流斜率；在k+1时刻电感电流预测值il(k+1)表示为：
41、il(k+1)＝il(k)+f1dts+f2(1-d)ts(11)
42、其中，il(k)为电感l在k时刻的电流；将公式(10)代入公式(11)，得到如下公式(12)：
43、
44、化简式(12)，得k+1时刻电感电流预测值il(k+1)如下所示：
45、
46、在cs模式下，根据如下公式(14)建立连续时间模型：
47、
48、式中，t本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，其特征在于：包括隔离型DC/DC变换器，隔离型DC/DC变换器的输入端分别连接输入电压Vin和输入电流iin，隔离型DC/DC变换器的输出端连接有滤波电容Co，滤波电容Co并联连接有脉冲负载R；
2.根据权利要求1所述的基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，其特征在于：所述双向DC/DC变换器包括开关管S3，开关管S3分别与储能电容CS、开关管S4及电感等效阻抗RL连接，电感等效阻抗RL与电感L连接，电感L与开关管S2连接。
3.基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
6.根据权利要求5所述的基于电感预充能有源电容变换器的电源电路的控制方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：
7.根据权利要求6所述的
...【技术特征摘要】
1.基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，其特征在于：包括隔离型dc/dc变换器，隔离型dc/dc变换器的输入端分别连接输入电压vin和输入电流iin，隔离型dc/dc变换器的输出端连接有滤波电容co，滤波电容co并联连接有脉冲负载r；
2.根据权利要求1所述的基于电感预充能有源电容变换器的电源电路，其特征在于：所述双向dc/dc变换器包括开关管s3，开关管s3分别与储能电容cs、开关管s4及电感等效阻抗rl连接，电感等效阻抗rl与电感l连接，电感l与开关管s2连接。
3.基于电感预充能有源电容变换器的电源电...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂涛，刘飞飞，孙向东，张琦，任碧莹，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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