[發(fā)明專利]一種兩級(jí)脈沖變壓器串級(jí)型重復(fù)頻率觸發(fā)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111363783.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114068162A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉帥;楊蘭均;林天煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F38/16
• 分類號(hào): H01F38/16;H01F27/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開(kāi)了一種兩級(jí)脈沖變壓器串級(jí)型重復(fù)頻率觸發(fā)器，第一級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊與第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁的原邊連接，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁副邊的中心抽頭接地，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁的副邊分兩路，一路與第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂的原邊連接，另一路經(jīng)陡化開(kāi)關(guān)S與第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂的原邊串聯(lián)連接，第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂副邊的一端接地，另一端輸出正極性或負(fù)極性的單極性高壓。本發(fā)明具有輸出電壓高、前沿快、耦合電容小、重頻運(yùn)行可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩級(jí)脈沖變壓器串級(jí)型重復(fù)頻率觸發(fā)器。

背景技術(shù)

MV級(jí)Tesla變壓器常用于脈沖功率源的加速器，在高功率粒子束、高功率微波、超寬帶重復(fù)頻率脈沖等國(guó)防領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而對(duì)于MV級(jí)Tesla脈沖功率源所需要的主開(kāi)關(guān)，通常需要一個(gè)高壓脈沖觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)。現(xiàn)有的觸發(fā)器常采用內(nèi)置式，即將觸發(fā)器整體放置于Tesla腔體內(nèi)，主回路放電時(shí)由于電氣耦合與電磁干擾等因素對(duì)觸發(fā)器損傷極大。由于主回路耦合至觸發(fā)器電壓過(guò)高、電磁干擾影響觸發(fā)有效性等因素，目前常用的觸發(fā)器存在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)失效、可靠性不高、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)易損壞等問(wèn)題，且內(nèi)置式觸發(fā)器不易拆裝維修。

目前常用的高壓脈沖觸發(fā)器多用Marx型觸發(fā)器、Tesla型觸發(fā)器和閉合磁芯變壓器型觸發(fā)器。采用Marx型觸發(fā)器向傳輸線充電，可以實(shí)現(xiàn)高輸出電壓和快前沿，但大量的火花間隙調(diào)節(jié)困難、使用壽命有限，難以長(zhǎng)時(shí)間重頻工作；Tesla型觸發(fā)器匝比很高、次級(jí)繞組匝數(shù)很多，漏感很大，常用于驅(qū)動(dòng)小負(fù)載，難以實(shí)現(xiàn)快前沿，且初次級(jí)之間的耦合電容很大；脈沖變壓器型觸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重頻運(yùn)行能力強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，但常規(guī)單級(jí)脈沖變壓器型觸發(fā)器副邊匝數(shù)也有數(shù)十匝至上百匝，也在一定程度上存在耦合電容較大的問(wèn)題。采用常規(guī)單級(jí)脈沖變壓器型觸發(fā)器觸發(fā)MV級(jí)高電壓開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后，觸發(fā)器輸出整體將抬升至MV級(jí)高電位，MV級(jí)電壓將通過(guò)單級(jí)脈沖變壓器原副邊之間的分布電容耦合至變脈沖壓器原邊，在脈沖變壓器原邊產(chǎn)生很高的干擾電壓，影響原邊的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)等低壓元器件，導(dǎo)致觸發(fā)器長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性不高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種兩級(jí)脈沖變壓器串級(jí)型重復(fù)頻率觸發(fā)器，采用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和陡化開(kāi)關(guān)以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重復(fù)頻率運(yùn)行能力，采用特殊的接地方式和脈沖變壓器結(jié)構(gòu)降低了干擾電壓的耦合，有利于觸發(fā)器裝置的小型化，具有輸出電壓高、前沿快、耦合干擾電壓低、重頻運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)解決MV級(jí)脈沖源的觸發(fā)問(wèn)題具有重要意義。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種兩級(jí)脈沖變壓器串級(jí)型重復(fù)頻率觸發(fā)器，包括第一級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，第一級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊包含電容器C₁和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)T₁，電容器C₁與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)T₁串聯(lián)后與第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁的原邊連接，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁副邊的中心抽頭接地，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁的副邊與第二級(jí)驅(qū)動(dòng)元件連接，第二級(jí)驅(qū)動(dòng)元件的一端經(jīng)陡化開(kāi)關(guān)S與第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂原邊的一端連接，第二級(jí)驅(qū)動(dòng)元件的另一端與第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂原邊的另一端連接，第二級(jí)脈沖變壓器Tr₂副邊的一端接地，另一端輸出正極性或負(fù)極性的單極性高壓。

具體的，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁為多原邊多副邊結(jié)構(gòu)，具有N個(gè)匝數(shù)相同的原邊，M個(gè)匝數(shù)相同的副邊，N和M均大于等于2，M個(gè)副邊全部并聯(lián)，每個(gè)副邊的中心抽頭均接地。

進(jìn)一步的，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁磁芯材料為硅鋼，每個(gè)原邊的匝數(shù)為2～3匝，每個(gè)副邊的匝數(shù)為20～100匝，第一級(jí)脈沖變壓器Tr₁副邊匝數(shù)為偶數(shù)匝。