[發明專利]一種脈沖發生器

無效

• 申請號: 201110401542.6
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102437773A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 趙濤;劉小寧;王燦;費偉;沈春山
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及電力電子技術領域中的電能變換裝置，具體為一種脈沖發生器。

背景技術

????脈沖發生器是常用的電力電子變換器，廣泛應用于污染防治、食品加工、激光電源、核物理等領域。

????大功率雙極性脈沖源在廢氣處理、食品殺菌、材料改性、PDP等很多方面有廣泛應用。目前使用的大功率雙極性脈沖源的結構復雜，脈沖邊沿不夠陡峭，效率較低。基于固態器件的脈沖發生器由于效率高、控制靈活、體積較小等優點，越來越受到人們的關注，基于固態器件的大功率雙極性脈沖源，它利用了固態器件分布電容小的特性及快恢復二極管的高速特性，分析和仿真表明該脈沖源有如下特點：升壓比高，電壓應力小，結構較簡單，效率高，輸出脈沖邊沿陡峭，頻率較高，正負對稱。文獻《New?solid-state?Marx?topology?for?bipolar?repetitive?high-voltage?pulses》中提出了兩個多級結構結合起來以實現正或負的輸出脈沖，邊沿時間很快，但是結構復雜，且其中的固態器件是硬開關的，效率低。文獻《Pulsed?Power?systems?for?Food?and?Wastewater?processing》對此進行了改進，從而在一個拓撲中可以實現雙極性輸出，但結構依然復雜，此外，很難實現多個開關的同步，球隙放電脈沖發生器存在抖動和壽命問題。文獻《Narrow?pulsed?voltage?generator?for?liquid?food?sterilization》中給出幾種帶SG的雙極性脈沖發生器，在這幾種脈沖源的前級使用反激變換器，既限制了功率，又增加了復雜性。基于固態器件的脈沖發生器壽命長，工作穩定。通過對輸入方波微分或通過短路傳輸線可以產生雙極性脈沖源，但這樣必須增加輸入方波電路，使電路復雜化。在文獻《A?low-cost,?high-performance?pulse?generator?for?ultrasound?imaging》、《Pulse?generators?for?pulsed?electric?field?exposure?of?biological?cells?and?tissues》中，為了產生高壓輸出脈沖，還要引入高壓直流電壓，這也增加了電路的復雜性。文獻《?Design?of?Bipolar?Pulse?Generator?for?Biomedical?Applications》中給出了一種性能良好的大功率雙極性脈沖源，但是功率器件工作于硬開關狀態。在很多情況下需要陡峭的脈沖沿。例如在煙氣脫硫硝中，陡峭的脈沖沿可以抑制二次電子發射，進而減小能耗；在細胞試驗中，陡峭的脈沖沿能降低細胞死亡率。利用脈沖源對食品殺菌處理比高溫殺菌消耗的能量小得多，效果更好。文獻《All-Solid-State?Repetitive?Pulsed-Power?Generator?Using?IGBT?and?Magnetic?Compression?Switches》雖然引入磁脈沖壓縮技術，但輸出脈沖邊沿依然有300ns，不夠陡峭，且頂部不平坦。

發明內容

本發明的目的是提供一種脈沖發生器，以解決現有技術中脈沖發生器結構復雜，效率較低，且輸出脈沖邊沿不夠陡峭，頂部不平坦的問題。

為達到所述目的，本發明采用的技術方案為：

一種脈沖發生器，其特征在于：包括兩個結構相同的基本單元，每個基本單元包括有電感、二極管、電容和可控開關單元，所述電感的一端連接在可控開關單元的第二端上，所述電感的另一端連接二極管正極，所述二極管的負極連接電容的一端，所述電容的另一端連接在可控開關單元的第二端上，兩個基本單元中的每個電感的一端相連后作為本脈沖發生器的一個輸入端連接輸入電源的正極，兩個基本單元中的可控開關單元的第一端相連后作為本脈沖發生器的另一個輸入端連接輸入電源的負極，兩個基本單元中的電容的各自一端分別作為輸出端。

所述的一種脈沖發生器，其特征在于：所述可控開關單元由一個可控開關器件構成，或者由多個可控開關器件連接構成；當可控開關器件為多個時，多個可控開關器件相互并聯或串聯。

所述的一種脈沖發生器，其特征在于：所述可控開關單元中可控開關器件優先選用MOS管,或IGBT管，或GTO管，或GTR管。

本發明的有益效果為：