快前沿双极性纳秒高压脉冲电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种快前沿双极性高压纳秒脉冲电源装置，包括单极性第一脉冲模块、单极性第二脉冲模块、开关管T

Fast forward bipolar nanosecond high-voltage pulse power supply

The utility model discloses a fast front polar bipolar high-voltage nanosecond pulse power supply device, which comprises a unipolar first pulse module, a unipolar second pulse module and a switch tube T

【技术实现步骤摘要】
快前沿双极性纳秒高压脉冲电源
本技术属于脉冲电源领域，具体属于快前沿双极性纳秒高压脉冲电源装置。
技术介绍
脉冲电源技术基于脉冲功率技术和现代电源技术，其电源系统一般由初级电源、中间储能环节及脉冲形成系统等部分组成。高压脉冲电源中间储能环节按储能方式不同主要有电容储能式和电感储能式两种方式。电感比电容储能密度大，但放电波形振荡大，不易产生长周期、快上升沿的方波脉冲。电容储能放电波形稳定，控制性好且可适用于容性或阻性的负载。因此脉冲形成部分常常选用电容储能的方式。高压纳秒脉冲电源具有极其广泛的应用领域，例如在环保领域利用快脉冲放电离解有机物进行污水处理，等离子体脱硫脱确处理烟气；在生物医学领域快脉冲产生磁场作用于人体；在材料和精密加工领域快脉冲产生等离子体的化学活性可以对材料进行表面改性；在食品加工领域快脉冲放电逐渐应用于食品保鲜和杀菌；在工业领域则可用于材料的加工等。变频电机是采用变频器驱动的专用感应电机，因具有调速性能好、易启动、节能等优点而已得到广泛应用，正逐渐取代传统交流电机。但是变频器输出的波形具有快速上升/下降沿、高重复频率及幅值，给变频条件下的绝缘带来新的问题，绝缘过早失效时有发生，降低了变频电机运行的可靠性。研究表明，当逆变器输出的具有陡上升/下降沿的脉冲电压在连接电缆与电机处因阻抗不匹配而成的过电压超过变频电机绝缘系统的局部放电起始电压时，PWM脉冲上升/下降沿处产生局部放电，会造成电机绝缘快速裂化，这是变频电机绝缘失效的主要原因。以往的高压功率脉冲电源为其它应用而设计，难以完全满足绝缘材料尤其是绝缘结构加速老化寿命评估试验的需要。因此，研究满足标准和使用要求的变频绝缘检测装置是一项迫切的任务。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种用于绝缘材料检测的快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，对已有的脉冲电源的电路进行改进，使其具有脉冲前沿陡峭、控制精确、重复频率高、电磁兼容性好等优点。本技术提出一种用于绝缘材料检测的快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，包括单极性第一脉冲模块、单极性第二脉冲模块和开关管T1、T2所组成的H桥电路拓扑结构。单极性第一脉冲模块和开关管T1串联组成的第一支路。单极性第二脉冲模块和开关管T2串联组成的第二支路。单极性第一脉冲模块的正极性输出端与开关管T1的漏极连接，开关管T1的源极与负载的一端连接，负载的另一端与单极性第一脉冲模块的负极性输出端连接。单极性第二脉冲模块的正极性输出端与负载的一端连接，负载的另一端与开关管T2的漏极连接，开关管T2的源极与单极性第一脉冲模块的负极性输出端连接。其中所述的两个单极性脉冲电源模块，每个单极性脉冲电源模块，包括可调直流高压源、上拉电阻RK，可调电阻RP、主储能电容CP、开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4、电容C3、电容C4、电容C5、静态均压电阻R1、静态均压电阻R2、动态均压电阻Rg、动态均压二极管D1、动态均压电容C1、动态均压电容C2、双向瞬态电压抑制器TVS，均压大电阻RM。可调直流高压源正极性端与上拉电阻RK的一端连接，上拉电阻RK另一端与可调电阻RP的一端连接，可调电阻RP的另一端和主储能电容CP的一端连接，主储能电容CP的另一端与接地端连接；同时上拉电阻RK另一端与开关管M4的漏极连接，开关管M4的源极与开关管M3的漏极连接，开关管M3的源极与开关管M2的漏极连接，开关管M2的源极与开关管M1的漏极连接，开关管M1的源极与接地端连接。为保证开关管的静态均压效果，每个开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4左侧的栅漏极并联阻值相同的静态均压电阻R1和电容值相同的动态均压电容C1；每个开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4左侧的栅源极并联阻值相同的静态均压电阻R2、电容值相同的动态均压电容C2和相同型号的双向瞬态电压抑制器TVS。为了保证开关管的动态均压效果以及提高开关管驱动信号的同步性，开关管M1栅极与动态均压电阻Rg的一端连接，动态均压电阻Rg的另一端与动态均压二极管D1的阴极连接，动态均压二极管D1的阳极与驱动信号连接；开关管M2栅极与动态均压电阻Rg的一端连接，动态均压电阻Rg的另一端与动态均压二极管D1的阴极连接，动态均压二极管D1的阳极与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与接地端连接；开关管M3栅极与动态均压电阻Rg的一端连接，动态均压电阻Rg的另一端与动态均压二极管D1的阴极连接，动态均压二极管D1的阳极与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与接地端连接；开关管M4栅极与动态均压电阻Rg的一端连接，动态均压电阻Rg的另一端与动态均压二极管D1的阴极连接，动态均压二极管D1的阳极与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与接地端连接。每个开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4右侧的漏源极之间都并联相同阻值的均压大电阻RM。本技术提出一种用于绝缘材料检测的快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，其特点是，首先设计出单极性的脉冲源，为提高开关管的耐压等级，采用开关管MOSFET采用串联方式，为解决均压问题采用栅极动态RCD均压技术，并通过一管控制多管的驱动方式提高开关管驱动信号的同步性。其次将其单极性脉冲源模块化处理，做出两个模块，并利用和两个开关管所组成的H桥的形式输出快前沿的双极性脉冲方波。这款电源满足了绝缘材料尤其是绝缘结构加速老化寿命评估试验的需要。附图说明图1为单极性脉冲模块电路结构图。图2为快前沿双极性纳秒高压脉冲电源电路原理图。具体实施方式在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，其特征在于该脉冲电源包括由单极性第一脉冲模块、单极性第二脉冲模块和开关管T

【技术特征摘要】
1.一种快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，其特征在于该脉冲电源包括由单极性第一脉冲模块、单极性第二脉冲模块和开关管T1、T2所组成的H桥电路拓扑结构；单极性第一脉冲模块和开关管T1串联组成的第一支路；单极性第二脉冲模块和开关管T2串联组成的第二支路；单极性第一脉冲模块的正极性输出端与开关管T1的漏极连接，开关管T1的源极与负载的一端连接，负载的另一端与单极性第一脉冲模块的负极性输出端连接；单极性第二脉冲模块的正极性输出端与负载的一端连接，负载的另一端与开关管T2的漏极连接，开关管T2的源极与单极性第一脉冲模块的负极性输出端连接。2.如权利要求1所述的快前沿双极性纳秒高压脉冲电源，其特征在于所述单极性第一脉冲模块和单极性第二脉冲模块，包括可调直流高压源、上拉电阻RK，可调电阻RP、主储能电容CP、开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4、电容C3、电容C4、电容C5、静态均压电阻R1、静态均压电阻R2、动态均压电阻Rg、动态均压二极管D1、动态均压电容C1、动态均压电容C2、双向瞬态电压抑制器TVS，均压大电阻RM；可调直流高压源正极性端与上拉电阻RK的一端连接，上拉电阻RK另一端与可调电阻RP的一端连接，可调电阻RP的另一端和主储能电容CP的一端连接，主储能电容CP的另一端与接地端连接；同时上拉电阻RK另一端与开关管M4的漏极连接，开关管M4的源极与开关管M3的漏极连接，开关管M3的源极与开关管M2的漏极连接，开关管M2的源极与开关管M1的漏极连接，开...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏新劳，郭政良，王浩然，王瀚，陶可鹏，郭冲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23