本发明属于脉冲功率电源，更具体地，涉及一种电感储能型脉冲功率电源拓扑结构及其控制方法。
背景技术：
1、脉冲功率电源(pulse power supplies，ppss)指的是可以在几毫秒内向负载输出兆安级别脉冲电流的电源，其在电磁发射技术中有广泛应用。根据储能方式不同，脉冲功率电源一般可分电容储能型脉冲电源、旋转机械储能型脉冲电源和电感储能型脉冲电源。相较于电容储能型脉冲功率电源，电感储能型脉冲功率电源具有储能密度高、结构简单等优势；与旋转机械储能相比，电感储能元件作为一种静态储能元件，更加容易冷却。
2、目前的电感储能型电源的电路拓扑结构主要分为meat grinder和xram两种类型。现有技术中，针对meat grinder拓扑的一种改进方案中，为了提升主回路开关的关断能力，在拓扑中加入了辅助电容器来转移电流并提供反向电压来协助主回路晶闸管关断；然而，由于需要对辅助电容器(逆流电容)进行充电，导致其应用于电磁发射系统时，降低了重复发射频率，同时需要额外设置辅助电容器的充电端口，增加了集成系统的复杂性。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电感储能型脉冲功率电源拓扑结构及其控制方法，其目的在于实现辅助电容的自充电，降低系统集成复杂度。
2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，包括：
3、初级电源us、多级储能模块、逆流电容c、负载电流开启关断模块、
4、主回路开关晶闸管t1、晶闸管t2、二极管d1，以及控制器；其中，多级储能模块包括：储能电感l1和l2，以及n-2个储能单元，n≥3；第i个储能单元包括储能电感li+2和晶闸管ti+2，i＝1，2，…，n-2；li+2的一端连接ti+2的阴极，另一端连接负载电流开启关断模块的一端；ti+2的阳极与li+1的一端连接；且储能电感l1至ln之间相互耦合；
5、负载电流开启关断模块用于在储能电感l1至ln放电之前关断负载电流，在储能电感l1至ln放电时导通负载电流，以使负载上产生脉冲电流；
6、初级电源us的一端与t1的阳极连接，t1和t2的阴极以及d1的阳极均与l1的一端连接，l1的另一端、l2的一端及负载电流开启关断模块的另一端连接；l2的另一端、逆流电容c的一端及第一个储能单元中晶闸管t3的阳极连接；最后一个储能单元中储能电感ln的另一端还与初级电源us的另一端连接；逆流电容c的另一端、t2的阳极及d1的阴极连接；
7、控制器用于在逆流电容c开始充电时触发t1、t3至tn导通，并在l1至ln充电至预设值时，触发t2导通。
8、进一步地，所述负载电流开启关断模块包括晶闸管tl、与l2对应的二极管d2和二极管d3，以及与每个储能单元中li+2对应的二极管d2i+2和二极管d2i+3；
9、其中，l1的另一端、l2的一端及d2的阴极连接；l2的另一端还与d3的阳极连接；li+2的一端还与d2i+2的阴极连接，li+2的另一端与d2i+3的阳极连接；tl的阴极与d2及d2i+2的阳极连接；tl的阳极用于与负载的一端连接；d3及d2i+3的阴极用于与负载的另一端连接；
10、所述控制器还用于在l1至ln放电时触发tl导通。
11、进一步地，所述初级电源us为恒压源；或所述初级电源us为一次电容cs，且所述一次电容cs的电容值大于所述逆流电容c的电容值。
12、进一步地，l1至ln之间的耦合系数k＞0.95。
13、进一步地，还包括串接在初级电源us另一端与最后一个储能单元中储能电感ln另一端之间辅助电感ls。
14、进一步地，储能电感l1的电感值大于l2至ln中任意一个的电感值，且l2至ln的电感值相等。
15、进一步地，主回路开关晶闸管t1为快速恢复型晶闸管，其开通关断时间为微秒级；
16、晶闸管t2至tn以及tl为脉冲晶闸管。
17、按照本发明的第二方面，提供了一种电感储能型脉冲功率电源控制方法，所述控制方法应用于第一方面任意一项所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构中的控制器，包括：
18、在逆流电容c开始充电时触发t1、t3至tn导通，并在l1至ln充电至预设值时，触发t2导通。
19、进一步地，所述负载电流开启关断模块包括晶闸管tl、与l2对应的二极管d2和二极管d3，以及与每个储能单元中li+2对应的二极管d2i+2和二极管d2i+3时，还包括：
20、在l1至ln放电时触发tl导通。
21、按照本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如第二方面所述的电感储能型脉冲功率电源控制方法。
22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
23、(1)本发明实施例中设计的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，当触发晶闸管t1、t3至tn导通后，初级电源us通过us-t1-d1-c-t3-l3-…tn-ln-us回路对逆流电容c进行充电，使得逆流电容c的电压高于初级电源的电压us，使得二极管d1被反向关断，逆流电容c被隔离，初级电源us可以通过us-t1-l1-l2-t3-l3-…tn-ln-us回路给耦合电感l1至ln充电；也即，通过初级电源us实现了对逆流电容c和耦合电感l1至ln的充电，无需预设额外的电压对逆流电容c进行预充电；并且当耦合电感l1至ln充电至预设值时，触发晶闸管t2导通后，逆流电容c的电压高于初级电源的电压us，逆流电容c通过c-t2-t1-us-l3-t3-…tn-ln-c回路产生一个逆流脉冲，使得晶闸管t1和晶闸管t3至tn由于承受一段时间反压而自动关断，本发明的这种通过对逆流电容c的自充电来实现二极管d1的反向关断及主开关关断的方式，不需要对逆流电容c进行预充电操作，也不需要对逆流电容c设置额外的充电接口，将其应用于电磁发射系统时，可以提升重复发射频率，并降低了集成系统的复杂性。
24、(2)进一步地，本发明设计的电源结构，包括多级储能模块，当逆流电容c的电压降至零时，逆流电容c会有极性反转阶段，使得晶闸管t2自动关断，电感l1上电流迅速减小为零，根据磁通压缩效应，耦合电感l2-ln上电流将会迅速增大，实现能量从电感l1转移至电感l2-ln上，此时控制器触发晶闸管tl导通，电感l2-ln放电路径通过负载回路，l2对应的放电回路和n-2个储能单元中的每个储能电感li+2(i＝1，2，…，n-2)对应的放电回路共同构成n-1个并联放电回路实现对负载的并联放电，提高了负载电流的峰值。如此，本发明设计的电源结构既能够利用meat grinder电路拓扑储能密度大，设备体积小的优势，还具备xram拓扑电路多级可扩展的功能，在实际应用中，可以根据实际的负载电流需求，选择合适的n值。
25、(3)进一步地，当初级电源us为恒压源时，由于回路中储能电感l3-ln的存在，此时逆流电容c的电压高于初级电源的电压us；当初级电源us为一次电容cs时，由于逆流电容c的电容值小于一次电容cs的电容值，而回路的电阻只有线路电阻，即回路电阻较小，此时逆流电容c的电压也会高于初级电源的电压us。
26、(4)作为优选，储能电感l1至ln的耦合系数k＞0.95，如此，使得储能电感l1至ln之间为强耦合，有利于提高电源的能源利用效率以及储能密度。
27、(5)作为优选，在初级电源us另一端与最后一个储能单元中储能电感ln另一端之间串接辅助电感ls，辅助电感ls作为保护电感，用于提高回路阻抗，在短路时可以限制短路电流，大大提高了电路的安全性。
28、(6)作为优选，主回路开关晶闸管t1选择开通关断时间为微秒级的快速恢复型晶闸管，可以保证主回路开关晶闸管t1可靠关断。
29、总而言之，本发明中的电感储能型脉冲功率电源，实现了辅助电容的自充电，从而提高了脉冲电源的重复频率，同时，具备xram拓扑电路易于模块化的优点，有利于多模块级联式扩展，也降低了整个系统集成的复杂性。
1.一种电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，所述负载电流开启关断模块包括晶闸管tl、与l2对应的二极管d2和二极管d3，以及与每个储能单元中li+2对应的二极管d2i+2和二极管d2i+3；
3.根据权利要求1或2所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，所述初级电源us为恒压源；或所述初级电源us为一次电容cs，且所述一次电容cs的电容值大于所述逆流电容c的电容值。
4.根据权利要求3所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，l1至ln之间的耦合系数k＞0.95。
5.根据权利要求1或2所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，还包括串接在初级电源us另一端与最后一个储能单元中储能电感ln另一端之间辅助电感ls。
6.根据权利要求1或2所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，储能电感l1的电感值大于l2至ln中任意一个的电感值，且l2至ln的电感值相等。
7.根据权利要求1或2所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构，其特征在于，主回路开关晶闸管t1为快速恢复型晶闸管，其开通关断时间为微秒级；
8.一种电感储能型脉冲功率电源控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1-7任意一项所述的电感储能型脉冲功率电源拓扑结构中的控制器，包括：
9.根据权利要求8所述的电感储能型脉冲功率电源控制方法，其特征在于，所述负载电流开启关断模块包括晶闸管tl、与l2对应的二极管d2和二极管d3，以及与每个储能单元中li+2对应的二极管d2i+2和二极管d2i+3时，还包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求8或9所述的电感储能型脉冲功率电源控制方法。
