10kV脈沖電容器，200uF/10kV脈沖電容器低壓端接超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路低壓端并接地。開(kāi)關(guān)控制裝置采用TI公司的TMS320LF2407A作為核心芯片，該芯片的I?20路I/O 口定義為20路IGBT的控制信號(hào)，分別接20個(gè)IGBT的驅(qū)動(dòng)端?？刂葡到y(tǒng)還包括一個(gè)IV: 100V高壓分壓器、2個(gè)電壓比較電器，同時(shí)外接一個(gè)I個(gè)IV: 1A的電流測(cè)量線圈。IV: 1000V高壓分壓器接在高壓電容器的兩端，高壓分壓器輸出低壓信號(hào)端接第一個(gè)電壓比較器輸入端，第一個(gè)電壓比較器輸出端接TMS320LF2407A芯片的第21個(gè)I/O 口 ；1V: 1A電流測(cè)量線圈套在高壓電容器低壓端到超級(jí)電容器級(jí)聯(lián)電路低壓端的連線上，其輸出信號(hào)端接控制系統(tǒng)內(nèi)部的第二個(gè)電壓比較器輸入端，電壓比較器輸出端接TMS320LF2407A芯片的第22個(gè)I/O 口。
[0020]以SkV充電過(guò)程為例，首先將電壓比較電路比較電壓設(shè)置為8V，電流比較電路比較電壓設(shè)置為8V，然后開(kāi)關(guān)控制裝置中TMS320LF2407A芯片的第I?20個(gè)I/O 口輸出20路高電平信號(hào)，控制20個(gè)IGBT開(kāi)通，在限流電感限制下，級(jí)聯(lián)超級(jí)電容器組輸出電流逐漸增加，當(dāng)級(jí)聯(lián)超級(jí)電容器組輸出電流達(dá)到200A時(shí)，負(fù)載電容電壓仍沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)電壓8kV，控制系統(tǒng)電流比較電路輸出高電平信號(hào)至TMS320LF2407A芯片的第22個(gè)I/O口，TMS320LF2407A芯片內(nèi)部程序讀取到該I/O 口為高電平時(shí)，則將第I?20個(gè)I/O 口電平信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑摧敵鯥GBT斷開(kāi)信號(hào)，級(jí)聯(lián)超級(jí)電容器組停止輸出，等待5ms后，TMS320LF2407A芯片的第I?20個(gè)I/O 口輸出20路高電平信號(hào)，控制20個(gè)IGBT再次開(kāi)通，重復(fù)上一次的控制過(guò)程。高壓電容器負(fù)載上電壓達(dá)到目標(biāo)電壓SkV時(shí)，控制系統(tǒng)第一個(gè)電壓比較電路輸出高電平信號(hào)至TMS320LF2407A芯片的第21個(gè)I/O 口，TMS320LF2407A芯片內(nèi)部程序讀取到該I/O 口為高電平時(shí)，則將第I?20個(gè)I/O 口電平信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑摧敵鯥GBT斷開(kāi)信號(hào)，超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路停止輸出，完成本次充電任務(wù)。
[0021]若目標(biāo)充電電壓較低，在滿足充電時(shí)間要求下，可適當(dāng)降低投入超級(jí)電容器組的個(gè)數(shù)，在全部投入的情況下，充電速度最高。例如充電電壓為lkV，則超級(jí)電容器組最多是20級(jí)全部投入使用，最少是500V的超級(jí)電容器組，即本具體實(shí)施中一級(jí)超級(jí)電容器組投入使用，20級(jí)全部投入使用時(shí)，充電電流最大，充電速度最快。
[0022]本發(fā)明主要用于高壓電容器快速充電領(lǐng)域，基于目前超級(jí)電容器組、IGBT、二極管器件的性能，完全能夠滿足上述需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.移動(dòng)式大功率高壓直流電源，其特征在于，所述的移動(dòng)式大功率高壓直流電源包括N個(gè)控制系統(tǒng)(1)、超級(jí)電容器組(2)、N個(gè)控制開(kāi)關(guān)(3)、N個(gè)二極管(4)、限流電感(5)、高壓電容器(6)和電流測(cè)量線圈(7) ;N為大于等于I的正整數(shù)；每個(gè)超級(jí)電容器組(2)按照電流流向串聯(lián)一個(gè)控制開(kāi)關(guān)(3)后，在其串聯(lián)電路兩端并聯(lián)一個(gè)二極管(4)，形成一級(jí)超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路；超級(jí)電容器組、控制開(kāi)關(guān)和二極管的數(shù)量相同；N個(gè)超級(jí)電容器組、N個(gè)控制開(kāi)關(guān)和N個(gè)二極管組成N級(jí)超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路；N級(jí)超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路按照電流方向依次串聯(lián)，形成超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源；超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源輸出的正極端串聯(lián)限流電感(5)的一端，限流電感(5)的另一端連接高壓電容器(6)的高壓極；超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源輸出的負(fù)極端連接高壓電容器(6)的低壓極；N個(gè)超級(jí)電容器組輸出電流的能力相同；控制系統(tǒng)⑴控制高壓電源充電，控制系統(tǒng)⑴輸出的N路驅(qū)動(dòng)信號(hào)端分別連接N個(gè)控制開(kāi)關(guān)(3)的控制端，控制系統(tǒng)⑴的高壓測(cè)量端連接高壓電容器(6)兩端，電流測(cè)量線圈(7)的線圈套在高壓電容器低壓端至超級(jí)電容器級(jí)聯(lián)電路低壓端的連線上，電流測(cè)量線圈(7)的測(cè)量引線連接到控制系統(tǒng)(I)的電流測(cè)量端。
2.按照權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式大功率高壓直流電源，其特征在于，所述的高壓直流電源的充電直流源為N個(gè)超級(jí)電容器組。
3.按照權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式大功率高壓直流電源，其特征在于，所述的超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源的級(jí)數(shù)N的最小取值由各級(jí)超級(jí)電容器組電壓之和與高壓電容器目標(biāo)充電電壓決定，超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源的最大取值則受控制系統(tǒng)輸出多路信號(hào)的能力和系統(tǒng)復(fù)雜度限制。
4.按照權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式大功率高壓直流電源，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)(I)控制控制開(kāi)關(guān)⑶的斷開(kāi)與閉合，N個(gè)控制開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合時(shí)，則形成N倍電池組電壓的高壓電源，N為大于等于I的正整數(shù)；該高壓電源給高壓電容器(6)充電，充電回路中通過(guò)串聯(lián)限流電感(5)對(duì)充電電流進(jìn)行限制。
【專利摘要】一種移動(dòng)式大功率高壓直流電源，其N組超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)電路依次串聯(lián)，形成超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源。超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源輸出的正極端串聯(lián)限流電感(5)的一端，限流電感(5)的另一端連接高壓電容器(6)的高壓極。超級(jí)電容器組級(jí)聯(lián)高壓電源輸出的負(fù)極端連接高壓電容器的低壓極?？刂葡到y(tǒng)(1)分別連接N個(gè)控制開(kāi)關(guān)(3)的控制端，控制系統(tǒng)(1)的電壓測(cè)量端連接高壓電容器(6)的兩端，電流測(cè)量線圈(7)的線圈套在高壓電容器低壓端至超級(jí)電容器級(jí)聯(lián)電路低壓端的連線上，電流測(cè)量線圈(7)的測(cè)量引線連接到控制系統(tǒng)(1)的電流測(cè)量端。N個(gè)控制開(kāi)關(guān)(4)同時(shí)閉合時(shí)形成N倍電池組電壓的高壓電源，給高壓電容器(6)充電。
【IPC分類】H02M3-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104868715
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510248824
【發(fā)明人】嚴(yán)萍, 高迎慧, 孫鷂鴻, 樊愛(ài)龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院電工研究所
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日