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专利号: 2023100794128
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于宽频段脉冲负载的解耦电路,其特征在于,包括:

输出电容Co,所述输出电容Co与脉冲负载并联,所述输出电容Co用于在所述脉冲负载工作在第一预设频段时为所述脉冲负载解耦;

双向变换器,所述双向变换器的一端与所述输出电容Co并联;所述双向变换器用于在所述脉冲负载工作在第二预设频段时为所述脉冲负载解耦;

储能电容Cs,所述储能电容Cs与所述双向变换器的另一端并联;

切换单元,包括第一开关单元和第二开关单元;

全桥变换器,所述全桥变换器的输入端与供电电源连接,所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容Cs一端连接;所述全桥变换器输出端的负极与储能电容Cs另一端连接;所述全桥变换器用于在所述脉冲负载工作在第三预设频段时,与所述双向变换器构成为所述脉冲负载解耦的两级式解耦拓扑;

其中,所述第一预设频段的频率大于所述第三预设频段的频率,所述第三预设频段的频率大于所述第二预设频段的频率。

2.如权利要求1所述的解耦电路,其特征在于,所述双向变换器为双向Buck‑Boost变换器。

3.如权利要求2所述的解耦电路,其特征在于,所述双向变换器为四开关双向Buck‑Boost变换器,所述四开关双向Buck‑Boost变换器包括第一电感Lb、连接在所述第一电感Lb一端的第一开关管S1和第二开关管S2以及连接在所述第一电感Lb另一端的第三开关管S3和第四开关管S4,所述输出电容Co的两端分别与所述第三开关管S3和所述第四开关管S4连接;

所述储能电容Cs的两端分别与所述第一开关管S1和所述第二开关管S2连接。

4.如权利要求1所述的解耦电路,其特征在于,所述第一开关单元包括串联的第五开关管S5和第二电感Lf1,所述第二开关单元包括串联的第十开关管S10和第二电感Lf2。

5.如权利要求1‑4中任一项所述的解耦电路,其特征在于,所述第一预设频段为700‑

1000Hz,所述第二预设频段为1‑299Hz,所述第三预设频段为300‑699Hz。

6.一种脉冲负载解耦电路的控制方法,其特征在于,所述解耦电路包括输出电容Co、双向变换器、储能电容Cs、全桥变换器和切换单元,所述输出电容Co与脉冲负载并联,所述双向变换器的一端与所述输出电容Co并联,所述储能电容Cs与所述双向变换器的另一端并联,所述切换单元包括第一开关单元和第二开关单元,所述全桥变换器的输入端与供电电源连接,所述全桥变换器输出端的正极分别通过第一开关单元与所述脉冲负载的正极连接以及通过第二开关单元与所述储能电容Cs一端连接;所述全桥变换器输出端的负极与储能电容Cs另一端连接;

所述方法包括:

获取所述脉冲负载的工作频段;

若所述脉冲负载工作在第一预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开,以及控制所述第十开关管S10导通,以使输出电容Co为所述脉冲负载解耦;

若所述脉冲负载工作在第二预设频段,则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10导通,以使所述双向变换器为所述脉冲负载解耦;

若所述脉冲负载工作在第三预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10断开,以使所述全桥变换器与所述双向变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。

7.如权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述双向变换器为双向Buck‑Boost变换器;

若所述脉冲负载工作在第一预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管断开,以及控制所述第十开关管S10导通,以使输出电容Co为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第一预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管断开,以及控制所述第十开关管S10导通,以使输出电容Co为所述脉冲负载解耦;

所述若所述脉冲负载工作在第二预设频段,则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10导通,以使所述双向变换器为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第二预设频段,则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10导通,以使所述双向Buck‑Boost变换器为所述脉冲负载解耦;

所述若所述脉冲负载工作在第三预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10断开,以使所述全桥变换器与所述双向变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第三预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10断开,以使所述全桥变换器与所述双向Buck‑Boost变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。

8.如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述双向变换器为四开关双向Buck‑Boost变换器,所述四开关双向Buck‑Boost变换器包括第一电感Lb、连接在所述第一电感Lb一端的第一开关管S1和第二开关管S2以及连接在所述第一电感Lb另一端的第三开关管S3和第四开关管S4,所述输出电容Co的两端分别与所述第三开关管S3和所述第四开关管S4连接;

所述储能电容Cs的两端分别与所述第一开关管S1和所述第二开关管S2连接;

所述若所述脉冲负载工作在第一预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管断开,以及控制所述第十开关管S10导通,以使输出电容Co为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第一预设频段,则控制所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第三开关管S3、所述第四开关管S4和所述第五开关管S5断开,以及控制所述第十开关管S10导通,以使输出电容Co为所述脉冲负载解耦;

所述若所述脉冲负载工作在第二预设频段,则控制所述第五开关管S5断开以及所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10导通,以使所述双向Buck‑Boost变换器为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第二预设频段,则控制所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第三开关管S3和所述第四开关管S4工作,以及控制所述第五开关管S5断开和所述第十开关管S10导通,以使所述双向Buck‑Boost变换器为所述脉冲负载解耦;

所述若所述脉冲负载工作在第三预设频段,则控制所述第五开关管S5和所述双向Buck‑Boost变换器中的所有开关管工作,以及控制所述第十开关管S10断开,以使所述全桥变换器与所述双向Buck‑Boost变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦的步骤,包括:若所述脉冲负载工作在第三预设频段,则控制所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第三开关管S3、所述第四开关管S4和所述第五开关管S5工作,以及控制所述第十开关管S10断开,以使所述全桥变换器与所述双向Buck‑Boost变换器所构成的两级式解耦拓扑为所述脉冲负载解耦。

9.如权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述第一开关单元包括串联的第五开关管S5和第二电感Lf1,所述第二开关单元包括串联的第十开关管S10和第二电感Lf2。

10.如权利要求6‑9中任一项所述的控制方法,其特征在于,所述第一预设频段为700‑

1000Hz,所述第二预设频段为1‑299Hz,所述第三预设频段为300‑699Hz。