電容儲能是被研究最早的一種儲能方式，也是目前應(yīng)用最廣的儲能方式。其技術(shù)成熟，可用于毫秒、微妙、納秒量級的脈沖功率裝置中。作為儲能器件，具有容量大、內(nèi)部電感極小、耐壓高的特性，儲能達(dá)數(shù)千焦耳至數(shù)兆焦耳，缺點(diǎn)是儲能密度低，在10^7j以上的裝置上使用不夠經(jīng)濟(jì)。模塊化電容儲能脈沖功率源系統(tǒng)主要由三個部分組成：
● 電容充電裝置；
● 脈沖成形網(wǎng)絡(luò)模塊；
● 測控系統(tǒng)。
電容儲能脈沖功率源工作原理可以下圖來說明
圖示：單模塊脈沖功率電源電路
電容儲能式功率脈沖電路包括高壓充電電源u、儲能電容c、阻尼二極管d1、主開關(guān)k1、調(diào)波電感l(wèi)和負(fù)載r幾部分。開關(guān)采用真空觸發(fā)開關(guān)，應(yīng)具有極高的di/dt性能。調(diào)波電感用來調(diào)整負(fù)載電流的幅度和脈寬。阻尼二極管的作用是防止反向電壓對電容反向充電，避免損壞電容器。負(fù)載r包括軌道阻抗和電樞阻抗。假設(shè)開關(guān)是理想的，當(dāng)開關(guān)k2閉合時(shí)，電容向負(fù)載放電，同時(shí)向電感充電，此階段為電流上升階段，二極管d1，反偏截止；當(dāng)電流上升到最大值時(shí)，二極管d1正偏導(dǎo)通，阻止電流對電容反向充電，此時(shí)電感中積蓄的能量經(jīng)二極管di、d2繼續(xù)向負(fù)載供應(yīng)，此階段為電流下降階段。整個過程可用如下函數(shù)來表示
式2中，i0為電流最大值；t為電流脈沖底寬。放電電流曲線見下圖3。t＜t0負(fù)載電流呈正弦變化；t≥t0負(fù)載電流呈指數(shù)變化。
圖2：放電電流曲線