初祥祥，于歆杰，刘秀成

(电力系统国家重点实验室，清华大学电机系，北京100084)

1 引言

随着半导体技术和超导技术的发展，电感储能型脉冲电源的储能密度优势日趋显著。研究电感储能型脉冲电源的单位和组织主要有美国的IAT和德法联合实验室ISL。

基于对传统 Meatgrinder电路的改进［1］，IAT 提出 STRETCH Meatgrinder［2］。采用 IGCT 作为主管，已成功研制3.8kA充电电流、20kA放电电流、1.5kJ电感储能型脉冲电源。他们正沿此技术路线，研制2MJ炮口动能的电磁发射系统。ISL基于ICCOS原理［3］，采用晶闸管作为主管先后设计了8级、20级XRAM［4-5］。已经成功研制了 3kA充电电流、60kA放电电流、4.7kJ的电感储能型脉冲电源。他们准备继续研制20级、总能量为0.5MJ的电磁发射系统。清华大学对于电感储能型脉冲电源进行了研究，采用IGCT作为主管，提出了一种新型的无互感的电感储能型脉冲电源拓扑［6］。

2 三种电路拓扑的工作原理

2.1 STRETCH Meatgrinder

最新 STRETCH Meatgrinder拓扑如图1所示［7］。电路工作可分为4个阶段。

第1阶段，初级电源给电感 L1、L2充电。Sop(IGCT)闭合，初级直流恒压源 us对电感 L1、L2进行充电，电感电流线性上升到给定电流值后，断开Sop。

图1 STRETCH Meatgrinder拓扑Fig.1 Topology of STRETCH Meatgrinder

第2阶段，类似 Meatgrinder。由于 L1、L2同时具有互感和漏感能量，下面依次分析二者的影响。

对于互感能量，Sop断开瞬间，L1、L2总磁链保持不变。电感一般取L1是L2的几十倍，因此L1中磁链减少导致L2磁链对应的电流iL2快速上升。这是负载电流倍增系数(负载获得电流峰值与一次电源供电峰值之比)的主要成分。在节点A处列写KCL有iLoad=iL2－ iL1。iL2增加，iL1减少，D1导通。

对于漏感能量，与之对应的电流只有一条通路，那就是沿着 D1、Load、C、D2、L1。电感 L1对电容 C 进行反向充电，电容电压从零开始下降，L1中的电流逐渐下降至零。……