雙向可調(diào)直流電源的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型主要適用于電磁場供電，磁場約束，直流電機驅動，遠程電力傳輸，磁 控瓣射，激光累浦，電容充放電，電磁場換向等啟動功率與運行功率落差較大且要求供電快 速響應領域與恒功率傳輸領域。
【背景技術】
[0002] 電感線圈直流供電，等離子磁場約束的共同特點就純電感負載，直流電源給純感 性負載供電存在一個很大的問題就是啟動電流從0開始按照^
)規(guī)律增大，增 長到直流電壓與電感直流電阻的比值電流（
），因為電感的直流電阻非常小，所W經(jīng) 過延時后直流電流很大，對于電感線圈來說，電感快速飽和，線圈鐵損增加，供電電源相當 于對重載電阻輸出，電感線圈的功耗主要是焦耳熱損耗(W= I2R)。運是本實用新型要解決 的問題之一。
[0003] 直流電機供電，直流電機在重載啟動時，電流經(jīng)過定子繞組有一定延時，期初電流 為0,轉矩為0,等到電流快速增加（
），線圈上的電壓快速下降（Zl ^0)，電機無法啟動，線圈上的損耗就是焦耳熱損耗(W=I2R),電機無法對外提供轉矩拖動 勢能。
[0004] 磁控瓣射，連續(xù)激光累，運類負載是電離氣體的負阻負載，啟動電壓高，啟動電流 小，正常工作電壓低，電流大，功率等級落差大，關斷時電流拖尾嚴重，雖然脈沖開關關斷， 但是因為電容電壓變化過程（
），所W線路中電容還要放電（
）， 因為電路中電感電流變化過程是（
），所W還在續(xù)流(Il )，磁控瓣射時，工件因 電流拖尾而經(jīng)常被灼傷，激光累因為電流拖尾而造成切割工件毛刺，所W必須從電源上解 決電流拖尾問題。
[0005] 無極性電容充放電，電磁場換向。電容充電電流方向與放電電流方向相反，電磁場 換向后，電磁鐵極性換向，傳統(tǒng)的換向是利用電磁繼電器換向，運種換向的缺點在于，第一、 觸點打弧，經(jīng)過多次換向后，觸點老化。第二、還有換向速度受限，繼電器的工作頻率最快在 1曲Z左右。第S、還有就是電流電壓無法受P麗控制。第四、換向不平穩(wěn)，交點處控制信號失 真。
[0006] 恒功率(UiIiTi = U212T2)傳輸:恒功率電源變換與電源換向，在傳統(tǒng)電源拓撲結構 中都比較困難，功率恒定范圍受限，如果某電源最高電壓1000V，最大功率50kW，要恒功率輸 出50V，則輸出電流為1OOOA，恒功率輸出電壓1OOV，則恒功率輸出電流為500A。輸出電流對 于可調(diào)電源來說，恒定功率輸出尤為重要，所W本實用新型能解決恒功率調(diào)節(jié)與傳輸問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]雙向可調(diào)直流電源，其特征在于:至少包括輸入直流電源、恒功率變換裝置、H型換 向橋、電流傳感器、橋式換向電壓采樣電路、負載、H橋開關控制器運屯部分級聯(lián)組成；電流 傳感器作為電流檢測，橋式換向電壓采樣電路作為換向電壓檢測；
[000引輸入直流電源分為直流電壓源或直流電流源;輸入直流電源與H型換向橋，分別連 接在恒功率變換裝置的輸入或輸出端；由輸出類型決定輸入直流電源的類型，當需要輸出 為電壓源時，輸入直流電源為直流電流源，電流源的輸出與恒功率變換裝置的輸入端并聯(lián)， 恒功率變換裝置的輸出端與H型換向橋輸入端并聯(lián)，H橋輸出端與負載并聯(lián)；當需要輸出為 電流源時，輸入電源為直流電壓源，電壓源的輸出與恒功率變換裝置的輸入端并聯(lián)，恒功率 變換裝置的輸出端與H型換向橋輸入端并聯(lián)，H橋輸出端與負載并聯(lián);橋式換向電壓采樣電 路與輸出負載并聯(lián)；
[0009] 恒功率變換裝置為一個或由多個恒功率變換單元級聯(lián)構成的，每個單元包括1個 二極管，1個電感器，1個第一電容器，1個第二電容器，1個電阻器;二極管與電感器串聯(lián)，電 阻器與第一電容器串聯(lián)后與二極管并聯(lián)，電感器不連接二極管的另一端與二極管不連接 電感的另一端之間與第二電容器并聯(lián)，構成恒功率變換裝置的一個單元，二極管的兩端是 本單元的輸入端，第二電容器的兩端是本單元的輸出端;相鄰兩個單元是級聯(lián)的，也就是前 面單元的輸出與后面單元的輸入并聯(lián);多個單元按照同樣的結構級聯(lián)成恒功率變換裝置； 輸入電源的輸出與恒功率變換裝置的二極管并聯(lián)，輸出電源的輸入與恒功率變換裝置的第 二電容器并聯(lián)；
[0010] H型換向橋是由4個開關，分別為51、52、53、別與4個快速二極管即分別為01、02、 D3、D4組成，2個開關S2、S4是主功率開關，2個開關Sl、S3是輔助功率開關，S2主功率開關的 輸出極與Sl開關的輸入極相連，主功率開關S2的輸入極與輔助開關Sl的輸出極并聯(lián)在恒功 率變換器的輸出端上，運2個開關連接的電路叫左橋臂，左橋臂的公共接點與負載的一端連 接，主開關S4與輔助開關S3按左橋臂的組合方法形成右橋臂且與左橋臂并聯(lián)，右橋臂的公 共點接負載的另一端;H橋左右橋臂接在恒功率裝置輸出正端的叫H橋的上臂，接在恒功率 裝置輸出負端的叫H橋的下臂，左橋臂上臂與右橋臂上臂的開關為主功率開關，左橋臂與右 橋臂下臂的開關是輔助功率開關;在H型橋的4個開關51、52、53、54上分別并聯(lián)一個快速二 極管01、02、03、04,4個開關51、52、53、54上的控制端分別是:61、62、63、64;
[0011] H型換向橋的4個開關交叉開通，左橋臂上臂主功率開關S2與右橋臂下臂輔助功率 開關S3同時開通之前右橋臂上臂主功率開關S2與左橋臂下臂輔助功率開關Sl必須關斷；同 理，右橋臂上臂開關S4與左橋臂下臂開關Sl同時開通之前左橋臂上臂開關S2與右橋臂下臂 開關S3必須關斷;交叉導通過程中，上臂的主功率開關S2、S4工作在PWM模式，下臂輔助功率 開關Sl、S3工作在常閉狀態(tài)；
[0012] H型換向橋是由4個開關Sl、S2、S3、S4為與4個快速二極管Dl、D2、D3、D4組成，2個開 關S2、S4是主功率開關，2個開關S1、S3是輔助功率開關，S2主功率開關的輸出極與Sl開關的 輸入極相連，主功率開關S2的輸入極與輔助開關Sl的輸出極并聯(lián)在恒功率變換裝置的輸出 端上，運2個開關連接的電路叫左橋臂，左橋臂的公共接點與負載的一端連接，主開關S4與 輔助開關S3按左橋臂的組合方法形成右橋臂且與左橋臂并聯(lián)，右橋臂的公共點接負載的 另一端;H橋左右橋臂接在恒功率變換裝置輸出正端的叫H橋的上臂，接在恒功率變換裝置 輸出負端的叫H橋的下臂，左橋臂上臂與右橋臂上臂的開關為主功率開關，左橋臂與右橋臂 下臂的開關是輔助功率開關;在H型橋的4個開關51、52、53、54上分別并聯(lián)一個快速二極管 01、02、03、04,4個開關51、52、53、54上的控制端分別是:61、62、63、64;
[0013] H橋開關控制器包括:基準源取絕對值電路、電流采樣取絕對值電路、電壓采樣取 絕對值電路、電流誤差放大電路、電壓誤差放大電路、PWM發(fā)生電路、H橋開關換向選通電路、 PWM放大電路和H橋驅動隔離放大電路9部分;基準源取絕對值電路:包括輸入端in 1，輸出端 OUtl;電流采樣取絕對值電路:包括輸入端in2,輸出端out2;電壓采樣取絕對值電路:包括 輸入端in3,輸出端out3;電流誤差放大電路:包括同相輸入端in+，反相輸入端in-，輸出端 OUt-C;電壓誤差放大電路:包括同相輸入端in+，反相輸入端in-，輸出端OUt-V;P麗發(fā)生電 路:包括同相輸入端in+，輸出端PWM-OUt; H橋開關換向選通電路:換向輸入端i n+/ i n+，正向 選通開啟輸出端out+，負向選通開啟輸出端out-; PWM放大電路包括輸入和輸出端;=個輸 入端分別是PWM輸入端、PWM放大電路正輸入端和PWM放大電路負輸入端;輸出端分別是:PWM 1、P麗2、P麗3、PWM 4;H橋驅動隔離放大電路:包括隔離放大輸入端DRV-il、DRV-i2、DRV-i3 和 DRV-i4,隔離放大輸出端為 DRV01、DRV02、DRV03 和 DRV04;
[0014] 外部基準源的輸出與基準源取絕對值電路的輸入端ini連接，輸出OUtl端與電流 誤差放大電路的同相輸入端in+連接；
[0015] 電流傳感器的輸出與電流采樣取絕對值電路的輸入端in2連接，電流采樣取絕對 值電路的輸出端〇ut2與電流誤差放大電路的反相輸入端in-連接；電流誤差放大電路的輸 出端OUt-C與電壓誤差放大電路的同相輸入端in+連接；
[0016] 電壓采樣電路的輸出端與電壓采樣取絕對值電路的輸入端in3連接，電壓采樣取 絕對值電路的輸出端〇ut3與電壓誤差放大電路的反相輸入端in-連接，電壓誤差放大電路 的輸出端OUt-V與PWM發(fā)生電路的同相輸入端in+連接;PWM發(fā)生電路輸出端PWM-OUt連接PWM 放大電路的PWM輸入端；
[0017] H型換向橋開關選通電路的換向輸入端in+/in+，端與外部基準源輸出端連接，選 通電路正向開啟輸出端out+與HVM放大電路正輸入端連接，選通電路負向開啟輸出端OUt-與P歷放大電路負輸入端連接;PWM放大輸出端PWMUPWM 2、PWM 3、PWM 4分別與H橋驅動隔 離放大電路輸入端03￥-11、01?￥-12、01?￥-13、01?￥-14連接，隔離放大輸出端01^)1、01?￥02、 DRVO 3、D