[發明專利]一種混合模式直線型變壓器驅動源模塊

無效

• 申請號: 201410355171.6
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104135249A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 王勐;周良驥;章樂;劉金鋒;田青;卿燕玲;王凌云;戴英敏;任靖;陳林;鄒文康;謝衛平
• 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: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明

技術領域

本發明屬于脈沖功率裝置的脈沖功率驅動源領域，具體涉及一種從初級儲能到產生高壓電脈沖的混合模式直線型變壓器驅動源模塊。

背景技術

脈沖功率系統共同特點都是，以脈沖功率技術為基礎，將各種形式的初始儲能經過脈沖形成系統和轉換開關，快速釋放出高功率、短脈沖的能量，再經過傳輸和能量變換器而提供所需要的應用。目前主流的脈沖功率裝置中，一般有兩種結構形式的脈沖功率驅動源，一是Marx發生器儲能系統，二是直線型變壓器驅動源（以下用LTD表示）。Marx發生器與LTD的本質都是基于電容儲能加閉合開關的電路形式，不同的是，Marx發生器采用的是純串聯的拓撲結構，而LTD采用的是純并聯的拓撲結構。電路拓撲結構的不同，注定了二者在工作特性上的極大差別。

Marx發生器優點是將多級電容器直接串聯，電壓倍增，負載上可得到高電壓，且后級開關過壓擊穿，觸發簡單；而其缺點是建立時間抖動較大，且對系統絕緣要求較高。對應LTD的優點是將電容器化整為零，直接實現快脈沖輸出，且由多支路進行并聯，負載上得到大電流；其缺點是需要對數量龐大的開關進行同步觸發，觸發要求很高，且電壓需感應疊加。因此，在脈沖功率技術面臨系統重頻、長壽命、可維護性、高可靠性等需求的情況下，如果可以在純串聯和純并聯的電路拓撲結構中間找到一個合適的工作模式，既能充分發揮兩個極端狀態的優勢，又能回避各自面臨的技術難點，將開辟一條全新的脈沖功率裝置技術路線，并對脈沖功率技術的發展產生重要影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種混合模式直線型變壓器驅動源模塊。

本發明的混合模式直線型變壓器驅動源模塊，其特點是：所述混合模式直線型變壓器驅動源模塊由n個Marx回路并聯而成；所述Marx回路由串聯直線型變壓器驅動源模塊每一模塊同一位置對應的單級放電回路串聯而成；所述模塊單級放電回路由2個脈沖電容器和1個高壓開關構成。

為了充分發揮現有脈沖功率裝置中Marx和LTD兩種現有技術路線的優勢，同時規避各自面臨的技術難點，本發明獨創性提出了混合模式LTD模塊的技術路線。

本發明解決Marx和LTD兩種現有技術路線存在的問題所采用的技術方案中心思想就是：將串聯LTD模塊每一模塊同一位置對應的單級放電回路進行串聯，構成獨立的m級串聯Marx回路，再將n個Marx回路并聯，構成一個混合模式LTD模塊。

在相同原器件數量和參數情況下，考慮2m×n個電容器（電容量為C₀，充電電壓為V₀）、m×n個開關的情況。傳統LTD路線是由n個回路并聯構成一個單模塊，再將m個模塊串聯形成LTD串聯組件。在LTD模塊串聯情況下引入Marx電路之后，將LTD每個模塊同一位置m個回路進行組合，構成一個獨立的Marx回路，這樣n個Marx回路并聯，即為一個混合模式LTD模塊。

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經過計算之后，得到混合模式LTD模塊的輸出參數與原LTD串聯組件的輸出參數完全一致。在一定的m范圍內，這種混合模式LTD模塊的電路拓撲結構正是介于純串聯和純并聯之間的一種電路結構，與傳統LTD設計相比，本發明設計方案的優點在于：所有回路均為插接式設計，有利于更換維護；支路間相互獨立，空間干擾小，有利于故障診斷；Marx型回路后兩級開關采用過壓自擊穿，可適當降低觸發路數需求；中心匯流耦合區（包括LTD箱體、磁芯以及初級內筒等）直徑相對較小，可適當降低成本；對于同樣的重頻實驗樣機輸出電壓要求，該方案需要的串聯模塊數相對較少。不過，為了規避新的技術問題，Marx放電支路的設計應注意以下幾點：建立電壓適中，降低高壓絕緣難度；級數不宜過多，以使建立時間的抖動在可接受范圍內；級數應該能夠使后級開關能夠過壓導通，降低系統的觸發路數要求及復雜性；應該采取電感最小化設計。

本發明的有益效果是：在不改變元器件的數量和參數情況下，對現有LTD串聯模塊進行優化，引入Marx支路后，混合模式LTD能夠有效減小對多路同步觸發的要求，降低工程難度，且綜合了Marx和LTD兩種技術路線的優勢，在大型脈沖功率裝置中有較好的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明的混合模式直線型變壓器驅動源模塊結構示意圖；

圖2是本發明中的單級放電回路電路圖；

圖中：1.單級放電回路????2.Marx回路?????3.?LTD模塊。?

具體實施方式