[發明專利]一種雙極性納秒高壓窄脈沖產生裝置及方法

有效

• 申請號: 201010567256.2
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102013830A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 鄧維軍;李亞維;張振濤;馮宗明;梁川;于治國;葉超;代剛;黃斌;馬成剛;任青毅;龍燕;鄧明海;曹寧翔;趙娟;李璽欽;馬勛;馬軍;黃雷;丁明軍;吳紅光;馮莉;李巨;李晏敏;王浩;王衛;賈興;謝敏;曹科峰
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種高壓脈沖產生裝置及方法，特別是涉及一種產生雙極性納秒高壓窄脈沖的雙極性納秒高壓窄脈沖產生裝置及方法。

背景技術

高壓脈沖電源作為能量供給設備在脫硫脫硝、VOCs脫除、材料表面理化特性改變等領域獲得了廣泛的應用。研究人員對高壓脈沖電源輸出的高壓脈沖的上升前沿、脈沖寬度以及脈沖極性等波形參數與被處理對象的處理效果等之間的關系做了深入的研究，獲得了不少研究結論。廢水廢氣中的有害物質種類繁多，有些物質對電暈脈沖的極性較為敏感，而脈沖寬度越窄，脈沖前沿越陡，越有利于脫除效率的提高，但是單極性脈沖不利于提高有害物質的脫除效率，而且，單極性脈沖放電使處理裝置上積累電荷，如果不釋放將形成拖尾電壓，增強后續脈沖所形成的空間電場，造成間歇火花放電，不利于能量的注入。因此，更陡脈沖前沿、更窄脈沖寬度的雙極性納秒高壓窄脈沖產生技術成為脈沖功率技術應用研究領域的新熱點。

《高電壓技術》2004年發表了題為《脈沖電暈法中的雙脈沖電源的研制》的文章，2009年發表了題為《雙極性脈沖電壓下介質阻擋放電及其滌綸表面改性》的文章，《中國環境科學》2006年發表了題為《雙極性脈沖高壓介質阻擋放電降解氯苯和甲苯》的文章，在這些文章中都采用了雙極性高壓脈沖電源作為能量供給設備。這些雙極性高壓脈沖電源(利用雙極性高壓脈沖產生裝置的高壓脈沖電源稱為雙極性高壓脈沖電源)均由兩臺高壓脈沖電源構成，這兩臺高壓脈沖電源采用旋轉火花開關作為放電主開關，分別產生正負高壓脈沖，通過時序控制直接對處理裝置輸出雙極性高壓脈沖。旋轉火花開關是機械式開關，不能產生納秒級高壓窄脈沖，也不能在高重復頻率下工作，而且還會造成回路電感大、振蕩嚴重、拖尾電壓很高、峰值不穩定等問題。此外，兩臺高壓脈沖電源和處理裝置直接相連，不可避免地在放電工作過程中相互干擾，導致雙極性高壓脈沖電源工作穩定性和可靠性降低。通過對現有文獻的調研，對于采用氫閘流管作為主放電開關、利用正負窄脈沖合成的雙極性納秒高壓窄脈沖產生技術未見報道。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中雙極性高壓脈沖電源工作回路電感大、振蕩嚴重、拖尾電壓很高、峰值不穩定等問題，提供一種采用氫閘流管作為主放電開關、利用正負窄脈沖合成的雙極性納秒高壓窄脈沖產生裝置的雙極性高壓脈沖電源，提高雙極性高壓脈沖電源工作效率、產生納秒級高壓窄脈沖以及減小回路電感、降低震蕩、消除拖尾電壓。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種雙極性納秒高壓窄脈沖裝置，包括直流高壓電路模塊、同步觸發控制電路模塊、正脈沖形成電路模塊、負脈沖形成電路模塊、高壓脈沖合成電路模塊，同步觸發控制電路模塊分別與直流高壓電路模塊輸入端、正脈沖形成電路模塊輸入端、負脈沖形成電路模塊輸入端電連接，直流高壓電路模塊分別與正脈沖形成電路模塊輸入端、負脈沖形成電路模塊輸入端電連接，高壓脈沖合成電路模塊分別與正脈沖形成電路模塊輸出端、負脈沖形成電路模塊輸出端電連接。

所述高壓脈沖合成電路模塊輸出端接負載，所述的等效負載包括電阻R10電容C11，電阻R10與電容C11并聯。

所述直流高壓電路模塊包括直流高壓電源1，所述正脈沖形成電路模塊包括第一儲能電纜4、第一氫閘流管開關6、第二充電電阻2，所述的負脈沖形成電路模塊包括第二儲能電纜5、第二氫閘流管開關7、第三充電電阻3，所述高壓脈沖合成電路模塊包括第一升壓隔離變壓器8、第二升壓隔離變壓器9，其中直流高壓電路模塊分別與第二充電電阻R2、第三充電電阻R3連接，第二充電電阻R2與第二儲能電纜5電纜芯連接，第二儲能電纜5電纜芯另一端分別與第二氫閘流管開關7、電阻分壓器高壓臂電阻R12連接，第二氫閘流管開關另一端與第一升壓隔離變壓器8原邊一端連接，電阻分壓器高壓臂電阻R12另一端與電阻分壓器低壓臂電阻R13串聯，第一升壓隔離變壓器8副邊一端與電阻10與電容11組成的等效負載并聯電路一端連接，電阻分壓器低壓臂電阻R13另一端、第二儲能電纜5電纜皮、第一升壓隔離變壓器8原邊另一端、第一升壓隔離變壓器8副邊另一端共地；第三充電電阻R3與第一儲能電纜4電纜芯連接，第一儲能電纜4電纜芯另一端與第一氫閘流管開關6連接，第一儲能電纜4電纜皮與升第二壓隔離變壓器9原邊一端連接；第二升壓隔離變壓器9副邊一端與電阻10與電容11組成的等效負載并聯電路一端連接，第一儲能電纜4電纜皮、第一氫閘流管開關6另一端、第二升壓隔離變壓器9原邊另一端、第二升壓隔離變壓器9副邊另一端共地。

所述儲能電纜還被儲能電容代替。