[發明專利]高壓方波形成裝置和方法

有效

• 申請號: 201310210872.6
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103346757A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 丁衛東;李志兵;朱宜東;孫崗;王浩
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;西安交通大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: H03K3/017
• 分類號: H03K3/017;H03K4/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫寶海

技術領域

本發明涉及高壓電領域，特別涉及一種快前沿、寬脈寬且脈寬可調的高壓方波形成裝置和方法。

背景技術

目前應用比較多的是通過采用脈沖形成線方法來形成高壓方波，例如，通過多級脈沖形成線的串疊，實現高壓方波的輸出。

脈沖形成線方法實現比較復雜，產生的方波幅值電壓較低，并且方波脈寬有限，如果要增加方波的幅值電壓，必須采用更高電壓等級電纜，如果要增加方波的脈寬，需要增加電纜的長度，這會增加方波形成裝置的體積及成本，降低裝置的性能。

鑒于現有的高壓方波形成方法存在的各種弊端，有必要提出一種新型的高壓方波形成方法。

發明內容

本發明實施例所要解決的一個技術問題是：提出一種新型的高壓方波形成方案，并且該高壓方波的幅值和脈寬方便調節。

本發明實施例的一個方面提供了一種高壓方波形成裝置，包括：脈沖形成電路和延時截斷電路；脈沖形成電路用于形成階躍波信號，并輸出到延時截斷電路；延時截斷電路用于將階躍波信號截斷，以便得到高壓方波。

脈沖形成電路包括：主電容、主開關、電感和負載；主電容、主開關、電感和負載依次串聯形成一閉合回路，主電容與負載的連接處接地；主電容被充電至一定電壓時通過主開關和電感對負載放電，形成階躍波信號。

通過改變主電容的充電電壓來調節該階躍波信號的幅值，以便相應調節高壓方波的幅值。

延時截斷電路包括：微分電路、延時電路和截斷電路；微分電路用于采集脈沖形成電路形成的階躍波信號，并形成微分信號；延時電路用于根據高壓方波的脈寬對微分信號進行延時；截斷電路用于經延時微分信號的觸發，將階躍波信號截斷，以便得到高壓方波。

微分電路包括：微分電容和同軸電纜；其中，微分電容包括：傳輸線外筒、傳輸線內筒、位于傳輸線外筒上的絕緣尼龍套和位于絕緣尼龍套上的圓盤形電極；圓盤形電極的末端與同軸電纜的內芯相連；當微分電路采集的階躍波信號對傳輸線內筒放電時，在同軸電纜的末端得到一個微分信號。

截斷電路包括：絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅動電路、IGBT、脈沖變壓器和三電極開關；延時微分信號觸發IGBT驅動電路驅動IGBT，IGBT的輸出提供給脈沖變壓器，脈沖變壓器使三電極開關閉合，以便截斷脈沖形成電路形成的階躍波信號，在脈沖形成電路的負載上形成高壓方波。

通過改變延時電路的延時時間來調節高壓方波的寬度。

本發明實施例的另一個方面提供了一種高壓方波形成方法，包括：采用脈沖形成電路形成階躍波信號；采用延時截斷電路將階躍波信號截斷，以便得到高壓方波。

脈沖形成電路包括：主電容、主開關、電感和負載；主電容、主開關、電感和負載依次串聯形成一閉合回路，主電容與負載的連接處接地；主電容被充電至一定電壓時通過主開關和電感對負載放電，形成階躍波信號；通過改變主電容的充電電壓來調節該階躍波信號的幅值，以便相應調節高壓方波的幅值。

延時截斷電路包括：微分電路、延時電路和截斷電路；微分電路采集脈沖形成電路形成的階躍波信號，并形成微分信號；延時電路根據高壓方波的脈寬對微分信號進行延時，通過改變延時電路的延時時間來調節高壓方波的寬度；截斷電路經延時微分信號的觸發，將階躍波信號截斷，以便得到高壓方波。

本發明提出了一種新型的高壓方波形成方案，通過脈沖形成電路形成階躍波信號，利用延時截斷電路將階躍波信號截斷，以便得到高壓方波，該方案簡單、易于實現；并且，通過改變脈沖形成電路中主電容的充電電壓可以調節高壓方波的幅值，通過改變延時截斷電路中的延時電路的延時時間可以調節高壓方波的寬度，在不增加方波形成裝置的體積和成本的情況下，就可以方便地實現方波參數的調節。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明高壓方波形成裝置一個實施例的結構示意圖。

圖2為本發明高壓方波形成裝置另一個實施例的結構示意圖。

圖3為本發明微分電路一個實施例的結構示意圖。

圖4為本發明主電容的充電電壓為10kV時微分電路的輸出示意圖。

圖5為本發明測量用電阻分壓器分壓比為700時截斷電路的輸出示意圖。