[實用新型]基于傳輸線變壓器耦合多開關驅動變阻線的脈沖功率系統

無效

• 申請號: 201120080416.0
• 申請日: 2011-03-24
• 公開（公告）號: CN202050367U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 閆克平;鄧官壘;劉振;王秉哲
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M9/00
• 分類號: H02M9/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 唐柏松

技術領域

本實用新型屬于脈沖功率技術領域，具體涉及一種基于傳輸線變壓器耦合多開關驅動變阻線的脈沖功率系統。?

背景技術

脈沖功率技術是對能量在空間和時間上進行壓縮，使得在極短的時間內能夠釋放出大量的能量以產生特定的物理或者化學效應的新興技術，廣泛應用于軍事、勘探、醫療、能源、環境等領域。?

常規的脈沖功率系統對電容性器件高壓充電，在空間上對能量進行壓縮，通過閉合開關的快速導通放電，在時間上對能量進行壓縮。一般電容性器件通過變壓器進行充電，但考慮到變壓器的成本和體積，以及絕緣防護要求，初級充電電壓會有一定限制。?

在需要較高電壓輸出的場合下，目前有一類脈沖功率系統是利用開關的迅速導通特性使并聯的電容性器件瞬間轉換成串聯狀態，以獲得電壓的疊加。但使用多開關瞬態轉換技術對開關的同步性要求非常苛刻，不同開關之間的導通延時必須控制在納秒量級，因此需采用外置觸發電路以保證開關的同步導通，這就增加了系統的成本和復雜性，當開關數量較多時，技術難度會非常大。?

另一類脈沖功率系統是采用變阻抗傳輸線(簡稱變阻線)，利用變阻線自身處處不匹配的特性，電壓波在線內不斷反射振蕩，最后獲得電壓的升高輸出。雖然采用變阻線可以從較低的電壓輸入獲得較高的電壓輸出，但因本身的不匹配特性，其能量損耗也是十分巨大的。?

發明內容

本實用新型提供了一種基于傳輸線變壓器耦合多開關驅動變阻線的脈沖功率系統，通過傳輸線變壓器(TLT，Transmission?Line?Transformer)耦合多開關驅動變阻線，解決了上述技術難題，能獲得可靠的高壓脈沖輸出。?

一種基于傳輸線變壓器耦合多開關驅動變阻線的脈沖功率系統，包括多級?TLT開關脈沖系統、負載和連接多級TLT開關脈沖系統與負載的變阻線。?

所述的多級TLT開關脈沖系統由n個TLT開關脈沖器組成，n為級數，且n為大于等于2的自然數；?

所述的TLT開關脈沖器由電容性儲能器、閉合開關和TLT依次連接構成；其中，所述的電容性儲能器的一端為所述的TLT開關脈沖器的第一輸入端，所述的電容性儲能器的另端與所述的閉合開關的第一端相連，所述的閉合開關的第二端與所述的TLT的內層導體的一端相連，所述的TLT的外層導體的一端為所述的TLT開關脈沖器的第二輸入端，所述的TLT的內層導體的另端為所述的TLT開關脈沖器的第一輸出端，所述的TLT的外層導體的另端為所述的TLT開關脈沖器的第二輸出端，所述的電容性儲能器接受外部初級電源對其充電，所述的閉合開關的控制端接收外部設備提供的觸發信號；?

所述的TLT由若干根傳輸線組成；其中，所有傳輸線的內層導體的一端相連構成所述的TLT的內層導體的一端，所有傳輸線的外層導體的一端相連構成所述的TLT的外層導體的一端，所有傳輸線的內層導體的另端相連構成所述的TLT的內層導體的另端，所有傳輸線的外層導體的另端相連構成所述的TLT的外層導體的另端；?

第i級TLT開關脈沖器的第一輸入端與第(i-1)級TLT開關脈沖器的第二輸入端相連，第i級TLT開關脈沖器的第二輸入端與第(i+1)級TLT開關脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關脈沖器的第一輸入端與第n級TLT開關脈沖器的第二輸入端相連；第一級TLT開關脈沖器的輸出端至第n級TLT開關脈沖器的輸出端依次串聯或并聯，串聯的連接方式為上一級TLT開關脈沖器的第二輸出端與下一級TLT開關脈沖器的第一輸出端相連；并聯的連接方式為所有TLT開關脈沖器的第一輸出端相連，所有TLT開關脈沖器的第二輸出端相連；第一級TLT開關脈沖器的第一輸出端為所述的多級TLT開關脈沖系統的第一輸出端，第n級TLT開關脈沖器的第二輸出端為所述的多級TLT開關脈沖系統的第二輸出端，i為小于n且大于1的自然數；?

所述的多級TLT開關脈沖系統的第一輸出端與所述的變阻線的內層導體的輸入端相連，所述的多級TLT開關脈沖系統的第二輸出端與所述的變阻線的外層導體的輸入端相連，所述的變阻線的內層導體的輸出端與所述的負載的一端相連，所述的變阻線的外層導體的輸出端與所述的負載的另端相連。?

所述的傳輸線可以為同軸傳輸線、平板傳輸線、平行傳輸線、水介質傳輸?線或變阻線等。優選的技術方案中，所述的傳輸線為同軸傳輸線，結構緊湊，性能可靠。?