[發明專利]電脈沖發生模塊與儲存電容器、續流二極管和在充電期間復位的變壓器

有效

• 申請號: 201780080248.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN110178298B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 克拉斯·艾爾姆奎斯特
• 申請（專利權）人: 斯堪的諾維亞系統公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/40;H02M9/04;H02M3/335
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 楊明釗

披露了一種裝置(100)，該裝置包括：電脈沖發生模塊(10)，該電脈沖發生模塊配置為生成至少一個脈沖；以及變壓器(20)，該變壓器電連接到該電脈沖發生模塊(10)。該電脈沖發生模塊(10)包括可以充電或放電的電能儲存模塊(40)，以及可在至少導通狀態與非導通狀態之間可控制地切換的開關單元(50)。當該開關單元(50)切換到該非導通狀態時，電源(30)借助于充電電流對該電能儲存模塊(40)進行充電。當該開關單元(50)切換到該導通狀態時，該電能儲存模塊(40)進行放電以產生要由該變壓器(20)接收的電脈沖。該電脈沖發生模塊(10)包括反激保護單元(60)，該反激保護單元配置為在該開關單元(50)切換到該非導通狀態時保護該開關單元(50)免受反激的影響。該反激保護單元(60)形成繞過該變壓器(20)的電流路徑(65)，并且配置為使得針對該充電電流的該反激保護單元(60)兩端的電壓降與針對該充電電流的該變壓器(20)兩端的電壓降之間的關系是使得該充電電流至少在某種程度上定向經由該變壓器(20)。

技術領域

本發明總體上涉及電系統領域。

具體地，本發明涉及一種裝置，該裝置包括配置為生成至少一個電脈沖的電脈沖發生模塊。

背景技術

電脈沖可以用于多種應用，比如例如雷達系統、粒子加速器、殺菌設備、高能激光器、微波系統或醫療設備。在此類和其他應用中，可能期望或需要將一個或多個電脈沖遞送到負載。用于生成電脈沖的系統或電路可以被稱為功率調制器。功率調制器可以采用脈沖變壓器以便獲得電脈沖的所需或期望的能量。在一些應用中，可能期望或甚至需要具有向脈沖變壓器提供具有相對高功率和/或相對高頻率的電脈沖的能力。

發明內容

功率調制器中的電脈沖發生模塊可以采用電源和可以充電或放電的電能儲存模塊。電能儲存模塊可以例如包括一個電容器或若干個電容器(例如，電容器組)?？梢酝ㄟ^重復地或循環地執行電能儲存模塊的充電和放電來生成電脈沖，其中當電能儲存模塊放電時，生成電脈沖，該電脈沖可以被連接到負載的變壓器(例如，電壓升壓變壓器)接收?？赡艿?，電脈沖可以直接遞送或傳遞到負載。

為了執行電能儲存模塊的重復充電和放電，電脈沖發生模塊中可以包括開關或開關設備，該開關或開關設備可以選擇性地將電源與電能儲存模塊電連接或斷開連接。當電能儲存模塊已經放電以便生成電脈沖并且電脈沖已經終止時，電能儲存模塊應再次充電為下一電脈沖作準備，在充電時開關或開關設備可以切換到斷開或非導通狀態。歸因于在電脈沖終止時電流突然消失，電脈沖發生模塊中也許可能會發生反激。歸因于所生成的電脈沖的通常高電壓，這樣的反激可以損壞或甚至毀壞例如開關或開關設備。為此，反激保護單元可以電連接到開關或開關設備以便在開關或開關設備斷開時保護其免受反激的影響。

在電脈沖之間，例如在電脈沖已經終止之后并且在電能儲存模塊進行充電為開始將下一電脈沖遞送到變壓器作準備期間，變壓器芯應例如通過從變壓器芯去除所有或基本上所有能量而優選地復位到其適當的磁操作點。替代性地，變壓器芯在下一電脈沖開始時可以不去磁，但可以例如復位到其中芯被磁化以便呈現負磁場強度的磁操作點。例如，假如變壓器芯的磁場強度可以在-B₁與B₁之間變化，其中B₁0，那么變壓器芯可以在下一電脈沖開始之前復位(或“偏置”)，使得它具有磁場強度-B₁。因此，在可以可能地出現變壓器芯的飽和之前變壓器的“可用”操作范圍可以是2B₁。通過在已經遞送到變壓器的每個電脈沖之后使變壓器芯復位，變壓器的整個或基本上整個操作范圍可以用于由變壓器接收到的下一電脈沖。為此，可以采用變壓器復位電源來向變壓器供應電流以在電脈沖已經終止之后并且在下一電脈沖之前使變壓器芯復位。本發明人已經發現，在電能儲存模塊的充電期間存在于電脈沖發生模塊中的充電電流(其例如可以由包括在電脈沖發生模塊中的電源提供)可以定向或傳遞經由變壓器，并且在這樣做時可以有助于變壓器芯的復位(即，除了借助于變壓器復位電源執行的變壓器芯的復位之外)。本發明人進一步發現，通過采用充電電流來使得它有助于變壓器芯的復位，有可能向變壓器提供具有相對高頻率的電脈沖。