[發明專利]一種產生高壓脈沖的裝置和方法

在審

• 申請號: 201710763599.8
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107565846A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張小寧;孫岳;屠震濤;張軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

1.一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，包括高壓直流電壓模塊(3)，高壓直流電壓模塊(3)通過控制模塊(2)連接開關模塊(1)，高壓直流電壓模塊(3)、控制模塊(2)和開關模塊(1)通過低壓電源模塊(4)供電；

開關模塊(1)包括m組固態開關組SW1，SW2…SWm，每組固態開關組均連接高壓直流電壓模塊(3)中與其對應的高壓直流電源DCm，每組固態開關均包括串聯而成的高端固態開關K1和低端固態開關K2，高端固態開關K1和低端固態開關K2均具有控制端G、高壓端D和低壓端S，高端固態開關K1的低壓端S和低端固態開關K2的高壓端D相連接，作為每一組開關的輸出端Vout，高端固態開關K1的D端和低端固態K2的S端分別作為每組開關的固態開關組中高壓直流輸入的電源端Vp和地端GND，高端固態開關K1和低端固態開關K2的控制端G均連接控制模塊(2)中與其對應的控制信號Gm，每個控制信號Gm對應各自的接地端GNDm，m＝1,2,…,m，GNDm和每一個固態開關組的地端GND及高壓直流電源DCm的負端L相連。

2.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，固態開關組至少設置兩組。

3.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，同一組直接串聯的高端固態開關K1和低端固態開關K2的控制端G的控制信號是反相同步的。

4.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，高端固態開關K1通過電源端Vp連接高壓直流電源DCm的正端H。

5.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，高端固態開關K1包括若干開關Ka1，Ka2，…，Kax，所有開關Ka1，Ka2，…，Kax并聯或串聯或串并聯混合組成；

低端固態開關K2包括若干開關Kb1，Kb2，…，Kby，所有開關Kb1，Kb2，…，Kby并聯或串聯或串并聯混合組成。

6.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，高壓直流電源模塊(3)中的所有高壓直流電源均采用懸浮隔離，所有高壓直流電源間采用DC-DC變換模塊隔離。

7.根據權利要求1所述的一種產生高壓脈沖的裝置，其特征在于，高端固態開關K1和低端固態開關K2采用MOSFET、IGBT、SiC-MOSFET、階躍漂移恢復二極管、階躍恢復二極管或延遲擊穿二極管。

8.權利要求1-7中任意一項所述的一種產生高壓脈沖的裝置的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，低壓電源模塊(4)給開關模塊(1)、控制模塊(2)和高壓直流模塊(3)提供工作電源；

步驟二，控制模塊(2)產生開關模塊(1)所需的控制信號Gm和GNDm；

步驟三，開關模塊(1)開始工作，由于受控制信號Gm和GNDm的控制，每一個固態開關組SWm包含的高端固態開關K1和低端固態開關K2單獨導通或同時關斷；

步驟四，高壓直流電源模塊(4)工作，使開關模塊(1)的輸出端Vout產生所需的高壓脈沖輸出。

9.權利要求8所述的一種產生高壓脈沖的裝置的工作方法，其特征在于，步驟三中，若需產生一個高壓脈沖，SWm開關組的高端固態開關K1導通，低端固態開關K2關斷，SWm-1開關組的高端固態開關K1關斷，SWi-1開關組的低端固態開關K2導通。