(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210573157.8 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 刘毅　张钦　林福昌　李化　戴玲　 李柳霞　王燕　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 胡秋萍 (51)Int.Cl. H03K 3/011(2006.01) H03K 3/57(2006.01) H02M 1/32(2007.01) H02M 9/04(2006.01)G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种分布式储能的强脉冲功率电源 (57)摘要 本发明公开了一种分布式储能的强脉冲功 率电源， 属于脉冲功率技术领域。 由多个相同的 脉冲功率电源模块、 同轴电缆和汇流装置组成； 所述多个脉冲功率电源模块中的每一个通过对 应的同轴电缆输出至汇流装置； 所述汇流装置， 用于将所有电流汇聚， 从而对负载供电。 本发明 将强脉冲功率电源模块化， 便于拓展和运输， 提 高了对工作环 境的适应性。 检修以模块为单位进 行， 故障时更换备用模块， 故障容错能力提高， 电 源工作效率提高； 采用分布式储能， 强脉冲功率 电源的安全性提高， 能够限制发生故障的规模， 保证强脉冲功率电源及操作人员的安全。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114978110 A 2022.08.30 CN 114978110 A 1.一种分布式储能的强脉冲功率电源， 其特征在于， 由多个相同的脉冲功率电源模块、 同轴电缆和汇流装置组成； 所述多个脉冲功率电源 模块中的每一个通过对应的同轴电缆输出至汇流装置； 所述汇流装置， 用于将所有电流汇聚， 从而对负载 供电。 2.如权利要求1所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特 征在于， 每个脉冲功率电源模块对应的同轴电缆外径为40mm， 内外层绝缘耐压为20kV， 能够通 过100kA/3ms的脉冲电流； 汇流装置的耐压≥20kV， 总通 流能够通过2MA/ 3ms脉冲电流。 3.如权利要求1或2所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特 征在于， 所述脉冲功率电源模块包括： 初级能源、 变流器、 放电回路、 综合监测系统以及热管理 系统； 初级能源、 变流器与放电回路顺序串联； 综合监测系统、 热 管理系统与放电回路并联； 所述初级能源， 用于储 存/提供能量； 所述变流器， 用于将初级能源输出的电流 转换为期望波形； 所述放电回路， 用于产生百kA级别脉冲电流； 所述综合监测系统， 用于监测放电回路中脉冲电感、 半导体器件的放电电流和温升， 发 送给外部控制器， 若温升过高， 输出降温指令给 热管理系统； 所述热管理系统， 用于对放电回路中脉冲电感、 半导体 器件进行降温。 4.如权利要求3所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特 征在于， 所述放电回路由脉冲电容器、 晶闸管、 二极管、 晶闸管触发保护和二极管保护装置、 脉 冲电感、 大电流输出接口组成； 所述脉冲电容器、 晶闸管、 脉冲电感和大电流输出接口顺序串联； 所述二极管与脉冲电容器并联； 所述晶闸管触发保护和二极管保护装置分别与晶闸管、 二极管并联。 5.如权利要求3所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特 征在于， 所述热管理系统基于流体散热原理， 利用流体流动带走热量， 控制电源各器件在工作 过程中的温升， 保证电源稳定性。 6.如权利要求3所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特 征在于， 若所述综合 监测系统监测到的数据异常， 则判定该模块发生故障。 7.如权利要求1所述的分布式储能的强脉冲功率电源， 其特征在于， 所述分布式储能的 强脉冲功率电源 还包括备用模块， 用于在发生故障时进行替换。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114978110 A 2一种分布式储能的强脉冲功率电源 技术领域 [0001]本发明属于脉冲功率技术领域， 更具体地， 涉及一种分布式储能的强脉冲功率电 源。 背景技术 [0002]强脉冲功率电源广泛应用在国防科研、 高新技术研究和民用工业等诸多领域中， 在核物理、 加速器、 激光、 电磁发射等技术中发挥重要作用， 在化工、 环境工程、 医疗等领域 也有着巨大的潜力。 [0003]现有的强脉冲功率电源使用单个初级能源组供电， 巨大的能量经脉冲电容器 组压 缩后， 输出大功率脉冲电流。 经过长期工作后， 由于运行过程中的损耗以及结构、 软件方面 设计上的缺陷， 不可避免地， 存在产生 故障的风险， 如果电源 出现短路、 器件损坏等 故障， 可 能造成规模较大 的爆炸等严重后果， 危及电源和操作人员的安全。 而出现故障时通常需要 停机对各器件进行排查检修， 一个故障点就会导致整个电源停止工作， 故障容错能力低。 初 级能源作为一个整体， 后连接变流器、 换流回路， 整个脉冲功率电源由几个部分串联而成， 不利于拓展， 对工作条件的适应能力有所欠 缺。 发明内容 [0004]针对现有技术的缺陷和改进需求， 本发明提供了一种分布式储能的强脉冲功率电 源， 其目的在于提高脉冲功率电源的安全性、 故障容 错能力以及对工作环境的适应能力。 [0005]为实现上述目的， 按照本发明的一个方面， 提供了一种分布式储能的强脉冲功率 电源， 由多个相同的脉冲功率电源 模块、 同轴电缆和汇流装置组成； [0006]所述多个脉冲功率电源 模块中的每一个通过对应的同轴电缆输出至汇流装置； [0007]所述汇流装置， 用于将所有电流汇聚， 从而对负载 供电。 [0008]优选地， 每个脉冲功率电源模块对应的同轴电缆外径为40mm， 内外层绝缘耐压为 20kV， 能够通过 100kA/3ms的脉冲电流； 汇 流装置的耐压≥20kV， 总通流能够通过2MA/3ms脉 冲电流。 [0009]有益效果： 综合考虑电磁力、 击穿问题， 本发明优选上述电学参数的组件， 提高了 电缆与汇流装置的可靠性。 [0010]优选地， 所述脉冲功率电源模块包括： 初级能源、 变流器、 放电回路、 综合监测系统 以及热管理系统； 初级能源、 变流器与放电回路顺序串联； 综合监测系统、 热管理系统与放 电回路并联； 所述初级能源， 用于储存/提供能量； 所述变流器， 用于将初级能源输出的电流 转换为期望波形； 所述放电回路， 用于产生百kA级别脉冲电流； 所述综合监测系统， 用于监 测放电回路中脉冲电感、 半导体器件的放电电流和温升， 发送给外部控制器， 若温升过高， 输出降温指令给热管理系统； 所述热管理系统， 用于对放电回路中脉冲电感、 半导体器件进 行降温。 [0011]优选地， 所述放电回路由脉冲电容器、 晶闸管、 二极管、 晶闸管触发保护和二极管说　明　书 1/4 页 3 CN 114978110 A 3