电容储能脉冲功率源工作原理

电容储能脉冲功率源工作原理

电容储能是被研究最早的一种储能方式，也是目前应用最广的储能方式。其技术成熟，可用于毫秒、微妙、纳秒量级的脉冲功率装置中。作为储能器件，具有容量大、内部电感极小、耐压高的特性，储能达数千焦耳至数兆焦耳，缺点是储能密度低，在10 J以上的装置上使用不够经济。模块化电容储能脉冲功率源系统主要由三个部分组成：

● 电容充电装置；

● 脉冲成形网络模块；

● 测控系统。

电容储能脉冲功率源工作原理可以下图来说明

图示：单模块脉冲功率电源电路

电容储能式功率脉冲电路包括高压充电电源U、储能电容C、阻尼二极管D1、主开关K1、调波电感L和负载R几部分。开关采用真空触发开关，应具有极高的di/dt性能。调波电感用来调整负载电流

的幅度和脉宽。阻尼二极管的作用是防止反向电压对电容反向充电，避免损坏电容器。负载R包括轨道阻抗和电枢阻抗。假设开关是理想的，当开关K2闭合时，电容向负载放电，同时向电感充电，此阶段为电流上升阶段，二极管D1，反偏截止；当电流上升到最大值时，二极管D1正偏导通，阻止电流对电容反向充电，此时电感中积蓄的能量经二极管DI、D2继续向负载供应，此阶段为电流下降阶段。整个过程可用如下函数来表示

式2中，I0为电流最大值；T为电流脉冲底宽。放电电流曲线见下图3。t＜t0负载电流呈正弦变化；t≥t0负载电流呈指数变化。

图2：放电电流曲线