[發明專利]交流串聯諧振脈沖高電壓電源

無效

• 申請號: 200910136763.8
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101662232A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 徐新安;李健;姚遠;張宗花;喬際民
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04;H03K3/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于加速器、核聚變、強激光技術，具體地涉及一種交流串聯諧振脈沖高電壓電源。

背景技術

在加速器、核聚變、強激光等研究領域中，脈沖功率技術得到了廣泛的應用，脈沖高電壓電源的各項性能指標也有了長足的進步。在脈沖功率技術的發展中，高電壓脈沖電源是一個重要的技術環節，它被用于給脈沖調制器中的儲能電容進行充電，儲能電容被充至所需高電壓后，在控制信號的作用下，通過放電開關向負載放電，產生一定寬度的高電壓脈沖，不同的應用場所要求的脈沖寬度和重復頻率均可不同。

用于脈沖功率源中的高電壓電源的型式和種類很多，國內大多數高電壓大功率調制器，通常采用傳統的低頻L-C諧振充電模式電源，它的缺點是體積和重量較大，要有高電壓變壓器，電子器件要處于幾十或上百千伏的高工作電壓之下，因而安全可靠性降低，且紋波和穩定度也不能令人滿意。隨著技術的發展和器件的更新，電力電子學中的開關變換技術得到很好的發展，新型功率開關器件及新的先進的技術路線被廣泛采用。

發明內容

本發明目的是提出一種利用L-C諧振特性、提高充電效率、線路簡化、降低故障率，便于維護運行、新型的交流串聯諧振脈沖高電壓電源。

為達成所述目的，本發明提供交流串聯諧振脈沖高電壓電源，包含工頻電、變頻電源、L-C諧振網路、硅堆整流器、儲能電容、電子開關、反饋電路、觸發脈沖電路和控制電路，其中：

變頻電源的輸入端與工頻電的輸出端連接，變頻電源將工頻電的交流電壓生成并輸出方波電壓；

L-C諧振網路的輸入端與變頻電源的輸出端連接，L-C諧振網路將變頻電源的方波電壓生成并輸出交流諧振高電壓；

硅堆整流器的輸入端與L-C諧振網路的輸出端連接，硅堆整流器將L-C諧振網路的交流諧振高電壓生成并輸出半波高電壓；

儲能電容輸入端與硅堆整流器的輸出端連接，儲能電容將硅堆整流器的半波高電壓生成并輸出直流高電壓；

電子開關的輸入端與儲能電容輸出端連接，電子開關將儲能電容的直流高電壓生成脈沖高電壓；

反饋電路的輸入端與L-C諧振網路的輸出端連接，反饋電路將L-C諧振網路的交流諧振高電壓生成并輸出用于連鎖和控制采樣信號；

觸發脈沖電路的輸入端及輸出端分別與電子開關的控制輸入端和控制電路的觸發輸出端連接，觸發脈沖電路接收控制電路的同步觸發控制信號生成并輸出控制脈沖信號，用于控制電子開關的斷開或閉合；

控制電路的輸入端與反饋電路的輸出端連接，控制電路將反饋電路的用于連鎖和控制采樣信號生成并輸出同步觸發控制信號，同步觸發控制信號控制變頻電源做控制與連鎖保護。

優選地，所述變頻電源將50Hz的工頻電生成所需頻率的方波電壓。

優選地，所述控制電路輸出的同步觸發控制信號控制變頻電源產生所需頻率方波電壓。

優選地，所述L-C諧振網路將變頻電源的所需頻率的方波電壓生成交流諧振高電壓。

優選地，所述L-C諧振網路由諧振電抗器和諧振電容組成。

優選地，所述控制電路輸出的同步觸發控制信號與電子開關的控制脈沖信號為同步鎖相。

優選地，所述L-C諧振網路的交流諧振高電壓為10kV到800kV。

優選地，通過電子開關給儲能電容放電，在負載上產生脈沖高電壓為10kv到800kv。

本發明的有益技術效果或優點：本發明提出新型的串聯諧振高電壓電源主要是利用電路串聯諧振的特性和交流充電的規律，把充電電源線路最大限度的簡化，并且盡可能的減小儲能因子的體積，提高充電效率。線路的簡化可提高電源的工作穩定性，降低故障率，便于維護運行。此種電源在實際應用中顯現出簡潔、實用等特點，將會有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是交流串聯諧振脈沖高電壓電源的結構框圖；

圖2是圖1的實施例的原理圖；

圖3是交流諧振高電壓與脈沖高電壓的相位關系。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明技術方案中所涉及的各個細節問題。應指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發明的理解，而對其不起任何限定作用。

請參見圖1，交流串聯諧振脈沖高電壓電源的結構框圖，下面對此種電源的工作原理、結構及工作過程作較為詳細的介紹和分析；圖1整套電源含有工頻電1、變頻電源2、L-C諧振網路3、硅堆整流器4、儲能電容5、電子開關6、反饋電路7、觸發脈沖電路8、控制電路9。