[發明專利]一種波前連續可調的沖擊高電壓發生方法

有效

• 申請號: 201410030853.X
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103746567A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 陳維江;李國富;余輝;賀恒鑫;李志軍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種波前連續可調的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述方法采用三段串接疊落式高電壓發生裝置實現，所述裝置包括緩變段電壓發生單元、漸陡段電壓發生單元和陡變段電壓發生單元以及通過光纖與之分別連接的監控單元；

所述方法包括下述步驟：

（1）采用緩變段電壓發生單元產生緩變上升的連續可調電壓波形；

（2）采用漸陡段電壓發生單元產生漸陡上升的連續可調電壓波形；

（3）采用陡變段電壓發生單元產生陡變上升的連續可調電壓波形，最終得到波前連續可調的沖擊高電壓波形。

2.如權利要求1所述的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述緩變段電壓發生單元由10級低功率充電組件串接構成，每級低功率充電組件包括低功率反激式拓撲電路，所述低功率反激式拓撲電路由直流電源Ui、功率半導體全控器件S、反激變壓器T、高壓硅堆D和輸出電容C組成；所述直流電源Ui的負極與功率半導體全控器件S的源極連接，正極與反激變壓器T的原邊連接，反激變壓器T的副邊與高壓硅堆D的陰極連接，高壓硅堆D的陽極與輸出電容C連接；功率半導體全控器件S的漏極和襯底均與變壓器T的原邊連接；功率半導體全控器件S的柵極與驅動和光纖接口電路連接；驅動和光纖接口電路通過光纖接至監控單元。

3.如權利要求1所述的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述漸陡段電壓發生單元由50級高功率充電組件串接構成；每級高功率充電組件包括高功率反激式拓撲電路，所述高功率反激式拓撲電路由直流電源Ui、至少兩個功率半導體全控器件S、至少兩個反激變壓器T、至少兩個高壓硅堆D和至少兩個高壓輸出電容C組成；所述直流電源Ui的負極與功率半導體全控器件S的源極連接，正極與反激變壓器T的原邊連接，反激變壓器T的副邊與高壓硅堆D的陰極連接，高壓硅堆D的陽極與輸出電容C連接；功率半導體全控器件S的漏極和襯底均與變壓器T的原邊連接；功率半導體全控器件S的柵極與驅動和光纖接口電路連接；驅動和光纖接口電路通過光纖接至監控單元。

4.如權利要求1所述的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述陡變段電壓發生單元由三級電容放電組件串接構成，每級電容放電組件由充電變壓器T、充電硅堆D、觸發球隙gt、隔離球隙g、充電電阻R、充電保護電阻r、充放電電阻rt和rf、儲能電容Cg和輸出電容C組成，所述充電變壓器T的原邊與電源連接，充電變壓器T的副邊一端與充電硅堆D的陽極連接，充電變壓器T的副邊另一端通過充放電電阻rt和rf、儲能電容Cg、充電電阻R和充電保護電阻r與充電硅堆D的陰極連接構成儲能電容Cg的充電回路；所述觸發球隙gt、隔離球隙g、儲能電容Cg和充放電電阻rt和rf經串并連接后與輸出電容C并聯構成儲能電容Cg的放電回路；所述觸發球隙gt與球隙觸發和光纖接口電路連接；球隙觸發和光纖接口電路通過光纖接至監控單元。

5.如權利要求1所述的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述監控單元由帶有數字邏輯控制功能的工業控制計算機、網絡交換機、前端接口電路、電/光轉換電路和監控軟件組成，根據總電壓波形生成緩變段電壓發生單元、漸陡段電壓發生單元和陡變段電壓發生單元的控制命令，通過光纖通信發送實時驅動和觸發控制信號，并對波前連續可調的沖擊高電壓發生的全過程進行監控。

6.如權利要求1所述的沖擊高電壓發生方法，其特征在于，所述步驟（1）中，監控單元根據緩變段電壓波形時間離散值生成多脈寬調制信號，通過光纖分別送至緩變段電壓發生單元的各級低功率充電組件；每級低功率充電組件對功率半導體全控器件S實施高頻通斷控制，在功率半導體全控器件S導通期間，直流電源Ui對反激變壓器T充磁；在功率半導體全控器件S關斷期間，反激變壓器T通過高壓硅堆D向輸出電容C轉移磁能，實現對輸出電容C的可控充電；

10級低功率充電組件串接構成的緩變段電壓發生單元產生上升率小范圍連續可調的高電壓波形；每級低功率充電組件實現電壓上升率連續調節范圍為0-0.01kV/us，電壓幅值連續調節范圍為0-20kV，緩變段電壓發生單元具備產生電壓上升率0-0.1kV/us，電壓幅值0-200kV連續可調電壓波形的能力。