【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脉冲功率电源，尤其涉及一种电容储能型脉冲功率电源。
技术介绍
1、电磁轨道炮是一种新概念动能武器，利用脉冲大电流的电磁力直接加速宏观弹丸，可以把宏观弹丸加速到2km/s以上，在要地防御、反装甲、超远程快速打击等方面有广泛的应用前景。电磁轨道炮发射过程中，为了获得恒定的加速力，电磁轨道炮需要脉冲功率电源(pps)提供平顶的矩形波电流驱动。
2、现有技术中，参考图1，电磁轨道炮中的脉冲功率电源采用脉冲成形网络方式(pfn)供电，它由时序触发控制向负载放电的多个脉冲成形单元构成，多个时序触发控制的脉冲电流在电磁轨道炮负载上合成近似梯形的电流波形，参考图2，由于电容器旁并联了续流硅堆，电流下降段为lr电路缓慢衰减过程，上升沿和下降沿陡度不够大。上升沿过缓，在初始发射状态电枢电流积累不够多而导致的铝电枢因摩擦而块状剥落，影响后续发射；下降沿过缓，电枢出膛时电流强度仍然很高，大量电磁能以电弧方式耗散，发射效率低，且电弧辐射特征信息不利于武器系统的隐蔽。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种电容储能型脉冲功率电源，以解决现有技术中脉冲功率电源输出的矩形波电流上升沿和下降沿均不够陡，影响电磁轨道炮的发射性能的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种电容储能型脉冲功率电源，包括：直流电源、多个lcr震荡单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关及控制器；
3、各个lcr震荡单元的第一端均与第五开关的第一端连接，第
4、直流电源的正极通过第一开关与充电电容的第一端连接，直流电源的负极通过第二开关与充电电容的第二端连接；
5、直流电源的正极还通过第三开关与充电电容的第二端连接，直流电源的负极还通过第四开关与充电电容的第一端连接；其中，充电电容为任意一个lcr震荡单元中的电容；
6、控制器分别与第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端、第四开关的控制端、第五开关的控制端及第六开关的控制端连接；
7、控制器用于通过控制第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，使得直流电源为各个lcr震荡单元正向充电或反向充电；控制器还用于通过控制第五开关和第六开关，使得电容储能型脉冲功率电源的第一输出端和第二输出端输出矩形波电流，为负载供电；负载等效为串联连接的负载电感及负载电阻；
8、其中，各个lcr震荡单元的充电电压相同，且第i个lcr震荡单元的频率为：fi＝f0*[1+2(i-1)]；f0为预设频率，i＝1,2,3…,n，n为lcr震荡单元的数量。
9、可选的，lcr震荡单元包括：第一电容及第一电感；
10、第一电容和第一电感串联连接在lcr震荡单元的第一端和lcr震荡单元的第二端之间；
11、其中，充电电容为任意一个第一电容。
12、可选的，各个lcr震荡单元中的第一电感的感量均相同；
13、各个lcr震荡单元中的第一电容的充电电压均相同；
14、第i个lcr震荡单元中的第一电容的容值为：
15、其中，c0为预设电容值。
16、可选的，预设电容值c0的计算公式为：
17、
18、其中，t为电容储能型脉冲功率电源输出的矩形波电流的脉宽，lr为回路电感量。
19、可选的，各个lcr震荡单元中的第一电感的感量均不小于5倍负载电感的感量；
20、各个lcr震荡单元的线路电阻均不大于5倍负载电阻的阻值。
21、可选的，各个lcr震荡单元中的第一电感的感量均为9倍负载电感的感量。
22、可选的，各个lcr震荡单元的线路电阻均不大于1mω。
23、可选的，控制器具体用于：
24、当接收到第一充电指令时，控制第三开关及第四开关均断开，控制第一开关和第二开关均闭合；
25、当检测到lcr震荡单元两端的电压达到第一预设电压时，控制第一开关和第二开关均断开；
26、当接收到第一放电指令时，控制第五开关及第六开关均闭合；
27、当检测到电容储能型脉冲功率电源的输出电流的绝对值小于预设电流时，控制第五开关及第六开关均断开；
28、当接收到第二充电指令时，控制第一开关和第二开关均断开，控制第三开关和第四开关均闭合；
29、当检测到lcr震荡单元两端的电压达到第二预设电压时，控制第三开关和第四开关均断开；
30、当接收到第二放电指令时，控制第五开关及第六开关均闭合；
31、当检测到电容储能型脉冲功率电源的输出电流的绝对值小于预设电流时，控制第五开关及第六开关均断开。
32、本专利技术实施例提供了一种电容储能型脉冲功率电源。该电容储能型脉冲功率电源包括：包括：直流电源、多个lcr震荡单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关及控制器；各个lcr震荡单元的第一端均与第五开关的第一端连接，第五开关的第二端形成电容储能型脉冲功率电源的第一输出端，各个lcr震荡单元的第二端均与第六开关的第一端连接，第六开关的第二端形成电容储能型脉冲功率电源的第二输出端；直流电源的正极通过第一开关与充电电容的第一端连接，直流电源的负极通过第二开关与充电电容的第二端连接；直流电源的正极还通过第三开关与充电电容的第二端连接，直流电源的负极还通过第四开关与充电电容的第一端连接；其中，充电电容为任意一个lcr震荡单元中的电容；控制器分别与第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端、第四开关的控制端、第五开关的控制端及第六开关的控制端连接；控制器用于通过控制第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，使得直流电源为各个lcr震荡单元正向充电或反向充电；控制器还用于通过控制第五开关和第六开关，使得电容储能型脉冲功率电源的第一输出端和第二输出端输出矩形波电流，为负载供电；负载等效为串联连接的负载电感及负载电阻；其中，各个lcr震荡单元的充电电压相同，且第i个lcr震荡单元的频率为：fi＝f0*[1+2(i-1)]；f0为预设频率，i＝1,2,3…,n，n为lcr震荡单元的数量。本专利技术实施例基于傅里叶理论，采用多个lcr震荡单元并联，产生多个不同频率的近正弦波电流合成为矩形波电流，控制器通过控制各个开关的通断，使得电容储能型脉冲功率电源输出矩形波电流。电容储能型脉冲功率电源输出的矩形波电流上升沿陡度更高，初始发射时铝电枢不会存在块状剥落；同时下降沿的陡度也更高，矩形波电流带动轨道炮时，在弹丸出膛瞬间电流瞬间归零，不会形成电弧放电，提高了发射效率及发射速度，同时降低了被敌人探测的风险。
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1.一种电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，包括：直流电源、多个LCR震荡单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关及控制器；
2.如权利要求1所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，所述LCR震荡单元包括：第一电容及第一电感；
3.如权利要求2所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，各个LCR震荡单元中的第一电感的感量均相同；
4.如权利要求3所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，所述预设电容值C0的计算公式为：
5.如权利要求3所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，各个LCR震荡单元中的第一电感的感量均不小于5倍所述负载电感的感量；
6.如权利要求5所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，各个LCR震荡单元中的第一电感的感量均为9倍所述负载电感的感量。
7.如权利要求3所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，各个LCR震荡单元的线路电阻均不大于1mΩ。
8.如权利要求1至7任一项所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，所述控制器具体用于：
【技术特征摘要】
1.一种电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，包括：直流电源、多个lcr震荡单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关及控制器；
2.如权利要求1所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，所述lcr震荡单元包括：第一电容及第一电感；
3.如权利要求2所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，各个lcr震荡单元中的第一电感的感量均相同；
4.如权利要求3所述的电容储能型脉冲功率电源，其特征在于，所述预设电容值c0的计算公式为：
【专利技术属性】
技术研发人员：吕庆敖，向红军，苑希超，乔志明，甄建伟，曹根荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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