一种热离子发电系统的端电压采样控制电路的制作方法

本发明涉及电压采样，尤其涉及一种热离子发电系统的端电压采样控制电路。

背景技术：

1、热离子发电系统是一种基于静态热电转换方式的电源系统，其主要以放射性同位素的衰变能、核裂变能作为热源，是当前极具发展潜力的一种清洁能源形式。在热离子发电系统运行过程中，往往希望热电转换的能量可以最大功率及最大效率输出，最直接简单的控制方法是恒定电压控制法，且恒定电压控制法一般通过控制调节电路实现。

2、由于热离子发电系统具有低压大电流的输出特性，输出电流可高达数百安，则在电能长距离传输过程中，因线缆所引起的压降对电压控制的准确度以及热离子发电系统的传输效率会产生不利的影响，此时控制调节电路需要解决电缆引起的压降问题，保持热离子发电系统输出近端电压恒定。目前控制调节电路中，主要有两种电压采样形式，一种采用源输出近端电压采样法，即直接采集热离子发电系统输出端电压，然而，这种近端电压采样法存在一些局限性，即可靠性低，稳定性差，长距离的采样信号极易受到干扰。另一种是直接采集源输出远端电压，即直接采集靠近电力电子变换器输入端电压，这种远端电压采样法在一定程度上避免了长距离采样造成的干扰，但会引起热离子发电系统近端电压的动态变化，导致其偏离最大功率工作点电压，降低了系统变换效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热离子发电系统的端电压采样控制电路，通过将校正参考电压和电压采样模块直接采集的靠近电力电子变换器输入端的电压进行配合，可以实现热离子发电系统近端电压的稳定控制，既有效避免长距离采样所引起的信号干扰，还可以保证系统的能量以最大功率及最大效率输出。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种热离子发电系统的端电压采样控制电路，所述热离子发电系统与一电力电子变换器的输入端连接，所述电力电子变换器的输出端与一负载连接，所述电力电子变换器对所述热离子发电系统输出的电压进行功率变换后供所述负载使用；所述端电压采样控制电路包括：

4、参考电压源，用于输出预设参考电压；

5、电压补偿模块，与所述热离子发电系统连接，用于根据所述热离子发电系统输出的电流生成电压校正量；

6、加法模块，与所述参考电压源和所述电压补偿模块连接，用于对所述预设参考电压和所述电压校正量进行求和，以得到校正参考电压；

7、电压采样模块，与所述电力电子变换器的输入端连接，用于采集所述电力电子变换器输入端的初始电压；以及

8、控制调节模块，其输入端与所述加法模块和所述电压采样模块连接，其输出端与所述电力电子变换器模块的控制端连接，用于在所述负载需求功率变化时，根据所述电力电子变换器输入端的初始电压和所述校正参考电压调整所述电力电子变换器模块输入端的电压，实现对所述电力电子变换器输入端即远端电压的动态微调以及对所述热离子发电系统输出端即近端电压的实时稳定控制。

9、可选的，所述热离子发电系统的输出端包括输出正端和输出负端；所述电力电子变换器的输入端包括输入正端和输入负端；所述电压补偿模块包括：

10、正端采样电阻r1，其输入端与所述热离子发电系统的输出正端连接，其输出端与所述电力电子变换器的输入正端连接；

11、正端电压校正模块，其第一输入端与所述正端采样电阻r1的输入端连接，其第二输入端与所述正端采样电阻r1的输出端连接，其输出端与所述加法模块连接，用于根据所述热离子发电系统输出的电流和所述正端采样电阻r1的阻值生成正端电压校正量。

12、可选的，所述电压补偿模块还包括：

13、负端采样电阻r2，其输入端与所述热离子发电系统的输出负端连接，其输出端与所述电力电子变换器的输入负端连接；

14、负端电压校正模块，其第一输入端与所述负端采样电阻r2的输入端连接，其第二输入端与所述负端采样电阻r2的输出端连接，其输出端与所述加法模块连接，用于根据所述热离子发电系统输出的电流和所述负端采样电阻r2的阻值生成负端电压校正量。

15、可选的，所述加法模块包括：

16、第一加法器，其第一输入端与所述正端电压校正模块的输出端连接，其第二输入端与所述负端电压校正模块的输出端连接，用于对所述正端电压校正量和所述负端电压校正量进行求和，以得到正负端电压校正量；

17、第二加法器，其第一输入端与所述第一加法器的输出端连接，其第二输入端与所述参考电压源连接，其输出端与所述控制调节模块的输入端连接，用于对所述正负端电压校正量和所述预设参考电压进行求和，以得到所述校正参考电压。

18、可选的，所述控制调节模块包括控制调节电路；且所述校正参考电压为所述控制调节电路的基准电压。

19、本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：

20、本发明提供的一种热离子发电系统的端电压采样控制电路，热离子发电系统通过电力电子变换器将电能传输至负载，电压补偿模块可以根据热离子发电系统输出的电流生成电压校正量，且加法模块可以对预设参考电压和电压校正量进行求和得到校正参考电压；控制调节模块可以在负载需求功率变化时，根据校正参考电压和电压采集模块采集的电力电子变换器输入端的初始电压调整电力电子变换器模块输入端的电压，实现对电力电子变换器输入端即远端电压的动态微调，从而保证对热离子发电系统输出端即近端电压的实时稳定控制，进而使所述热离子发电系统的能量可以最大功率及最大效率输出。

21、本发明中正端采样电阻r1可以为正端电压校正模块提供热离子发电系统输出正端传输线缆的信号信息(例如电流信号)，使得正端电压校正模块可以生成正端电压校正量，以补偿热离子发电系统输出正端与电力电子变换器输入正端的压差；负端采样电阻r2可以为负端电压校正模块提供热离子发电系统输出负端传输线缆的信号信息(例如电流信号)，使得负端电压校正模块可以生成负端电压校正量，以补偿热离子发电系统输出负端与电力电子变换器输入负端的压差。

22、本发明中加法模块可以对正端电压校正量、负端电压校正量和预设参考电压进行求和，以得到校正参考电压即产生新的参考电压；通过将校正参考电压和电压采样模块直接采集靠近电力电子变换器输入端即热离子发电系统远端的电压进行配合，以此实现负载需求功率变化时电力电子变换器输入端电压的动态微调，可以保证热离子发电系统输出端即近端电压稳定的同时实现最大功率传输能量，从而实现热离子发电系统输出端电压的稳定控制。

23、本发明可以提高热离子发电系统输出端即近端电压控制的准确度，有效避免长距离采样所引起的信号干扰。

技术特征：

1.一种热离子发电系统的端电压采样控制电路，所述热离子发电系统与一电力电子变换器的输入端连接，所述电力电子变换器的输出端与一负载连接，所述电力电子变换器对所述热离子发电系统输出的电压进行功率变换后供所述负载使用；其特征在于，所述端电压采样控制电路包括：

2.如权利要求1所述的端电压采样控制电路，其特征在于，所述热离子发电系统的输出端包括输出正端和输出负端；所述电力电子变换器的输入端包括输入正端和输入负端；所述电压补偿模块包括：

3.如权利要求2所述的端电压采样控制电路，其特征在于，所述电压补偿模块还包括：

4.如权利要求3所述的端电压采样控制电路，其特征在于，所述加法模块包括：

5.如权利要求1所述的端电压采样控制电路，其特征在于，所述控制调节模块包括控制调节电路；且所述校正参考电压为所述控制调电路节模块的基准电压。

技术总结
本发明公开一种热离子发电系统的端电压采样控制电路，热离子发电系统通过电力电子变换器与负载连接，包括：参考电压源，用于输出预设参考电压；电压补偿模块，用于根据热离子发电系统输出的电流生成电压校正量；加法模块，用于对预设参考电压和电压校正量进行求和，以得到校正参考电压；电压采样模块，用于采集电力电子变换器输入端的初始电压；控制调节模块，用于在负载需求功率变化时根据电力电子变换器输入端的初始电压和校正参考电压调整电力电子变换器模块输入端的电压。本发明通过将校正参考电压和电力电子变换器输入端即远端电压进行配合，可以实现热离子发电系统输出端即近端电压的稳定控制，同时有效避免长距离采样所引起的信号干扰。

技术研发人员：杨帅飞,李阳,刘洋,杨亚红,吴春瑜,刘世超,赵嘉伟,杨华
受保护的技术使用者：上海空间电源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13