双极性脉冲发生器制造技术

本发明专利技术提供了一种在技术上容易实现的双极性脉冲发生器，包括直流供电单元、谐振‑逆变单元、脉冲变压器和副边输出单元；所述直流供电单元包括两个直流电源、两个直流支撑电容和两个扼流圈；所述谐振‑逆变单元包括两个谐振电容和两个谐振开关。通过本发明专利技术可以以谐振变换加全桥逆变的方式得到一个频率可调、幅度可调、正负脉冲数量比可调的双极性脉冲发生器，具有效率高、结构简单、控制方便、成本低廉等优点。

Bipolar pulse generator

The invention provides a bipolar pulse generator which is technically easy to realize, including a DC power supply unit, a resonant inverting unit, a pulse transformer and a secondary output unit; the DC power supply unit comprises two DC power sources, two DC support capacitors and two choke coils; the resonant inverting unit comprises a DC power supply unit, a resonant inverting unit, and a secondary output unit. Two resonant capacitors and two resonant switches. A bipolar pulse generator with adjustable frequency, adjustable amplitude and adjustable ratio of positive and negative pulses can be obtained by means of resonant transformation and full bridge inverter. The bipolar pulse generator has the advantages of high efficiency, simple structure, convenient control and low cost.

【技术实现步骤摘要】
双极性脉冲发生器
：本专利技术属电源变换领域，具体涉及一种双极性脉冲发生器。
技术介绍
：随着电力电子技术的发展，开关电源在各行业都得到了广泛的应用，作为开关电源的一种，谐振变换器由于其高效率、简单等优势，在业界得到了广泛应用。目前在很多应用中都需要提供微秒级别、双极性脉冲电压的供电方案，例如静电除尘领域、VOCs脱除、废水零排放等领域。本专利技术提出了一种新的拓扑结构，通过谐振变换加全桥逆变的方式提供一个频率可调、幅度可调、正负脉冲数量比可调的双极性脉冲发生器，具有效率高、结构简单、控制方便、成本低廉等优点。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种新型的在技术上容易实现的双极性脉冲发生器。本专利技术的具体技术方案如下：一种双极性脉冲发生器，包括直流供电单元、谐振-逆变单元、脉冲变压器15和副边输出单元；所述直流供电单元包括两个直流电源、两个直流支撑电容和两个扼流圈；所述谐振-逆变单元包括两个谐振电容和两个谐振开关；其中，第一直流电源1第一输出端与第一直流支撑电容3第一输出端相连后，经第一扼流圈5后，一路经第一谐振开关7与脉冲变压器15输入端a相连；经第一扼流圈5后另一路经谐振电容13和脉冲变压器输入端b相连；经第一扼流圈5后还有一路经第三谐振开关9与脉冲变压器输入端c相连；第一直流电源1第二输出端与第一直流支撑电容3第二输出端相连后和工作地23相连；所述第二直流电源2第一输出端和第二直流支撑电容4第一输出端相连后和工作地23相连，第二直流电源2第二输出端与第二直流支撑电容5第二输出端相连后，经第二扼流圈6后一路经第二谐振开关8与脉冲变压器输入端a相连；经第二扼流圈6后另一路经谐振电容14与脉冲变压器输入端b相连；经第二扼流圈6后还有一路经第四谐振开关10、谐振电感17与脉冲变压器输入端c相连；脉冲变压器原边绕组中间抽头b和工作地23相连。本专利技术的进一步设计在于：谐振-逆变单元还包括第一谐振电感16和第二谐振电感17，第一谐振电感16连接于第一谐振开关7与脉冲变压器15输入端a之间；第二谐振电感17连接于第三谐振开关9和脉冲变压器15输入端c之间；或者第一谐振电感16连接于第一谐振电容13与脉冲变压器15中间抽头b之间；第二谐振电感17连接于第二谐振电容14和脉冲变压器15中间抽头b之间，或第二谐振电感17连接于第二扼流圈6和第二谐振电容14之间；或者第一谐振电感16连接于第一扼流圈5和第一谐振电容13之间；第二谐振电感17连接于第二扼流圈6和第二谐振电容14之间，或第二谐振电感17连接于第二谐振电容14和脉冲变压器15中间抽头b之间。该双极性脉冲发生器还包括第一保护单元11和第二保护单元12；第一保护单元11第一输出端和第一谐振电容13第一输出端相连，第一保护单元11第二输出端和第一谐振电容13第二输出端相连；第二保护单元12第一输出端和第二谐振电容14第一输出端相连，第二保护单元12第二输出端和第二谐振电容14第二输出端相连。第一保护单元11和第二保护单元12采用无源钳位吸收电路，如RCD、RC等形式，或者有源钳位电路，保护单元可以根据实际应用需求来选择是否采用，用于保护谐振开关7-10，该双极性脉冲发生器还包括磁芯偏置单元，包括扼流圈18和限流电阻19、箝位电容21和直流电源20，所述直流电源20第一输出端经限流电阻19、扼流圈18和脉冲变压器输出端d相连，第二输出端和脉冲变压器输出端e相连；所述箝位电容21第一输出端经扼流圈18和脉冲变压器输出端d相连，第二输出端和脉冲变压器输出端e相连。所述副边输出单元为负载22，负载22采用容性负载、阻性和容性负载并联；脉冲变压器输出端f和负载22第一输出端相连，脉冲变压器输出端g和负载22第二输出端相连。所述第一、第二谐振电容电容值相等；所述第一、第二谐振电感电感值相等。本专利技术的谐振-逆变单元可扩展二个或多个单元并联而成。所述直流电源可以为任何形式的直流电压源，例如三相整流电源、三相交流调压电源、直流调压电源或者任何形式的开关电源。所述谐振开关7-10采用半导体开关IGBT、IGCT或GTO。本专利技术与现有技术对比的有益效果为：本专利技术通过一个谐振-逆变单元加一路脉冲变压器输出的方式来实现了双极性脉冲输出，并且脉冲频率可通过改变谐振开关工作频率来调节，脉冲幅度可通过调节直流电源电压幅度来调节，同时，通过改变两组谐振开关交替工作的频次来调节正负脉冲的数量比，甚至可以始终输出正脉冲或者负脉冲。本专利技术可将施加在谐振开关上的电压降低为总直流母线电压的1/2，有效的减小了谐振开关的电压应力，从而可以采用低电压应力的开关装置，有效的减小了系统的应用成本，且有利于谐振开关保护电路的设计。本专利技术的双极性脉冲发生器从拓扑结构上完全对称，可以有效的减少系统的差模噪声，另外，将变压器原边绕组中间抽头接地，可以有效的减小噪声电流对系统其他部分的影响。本专利技术中由于谐振开关在工作状态时不是简单的串联，单独的谐振开关和其对应的谐振电容、谐振电感可以独立构成谐振回路，所以当一组谐振开关驱动不同步时，不会出现单个谐振开关由于承受电压应力过大而损坏的情况。另外，在单个谐振-逆变单元中谐振开关电流应力不变的情况下，可通过并联多个谐振-逆变单元来增大系统的输出功率。附图说明：图1是本专利技术实例1的结构示意图；图2是本专利技术实例2的结构示意图；图3是本专利技术实例3的结构示意图；图4是本专利技术实例4的结构示意图；图5是本专利技术实例5的结构示意图；图6是本专利技术实例6的结构示意图。图7是本专利技术实例7原边谐振单元扩展为2单元的结构示意图。图8是本专利技术实例8原边谐振单元扩展为多单元的结构示意图。图9是实例1的输出正脉冲等效工作电路。图10是实例1的输出负脉冲等效工作电路。图11是实例1的1个正负脉冲和1个负脉冲交替输出波形图。图12是实例1的2个正脉冲和2个负脉冲交替输出波形图。图13是实例1的n个正脉冲和m个负脉冲交替输出波形图。图中：1-第一直流电源1；2-第二直流电源；3-第一直流支撑电容；4-第二直流支撑电容；5-第一扼流圈；6-第二扼流圈；7-第一谐振开关；8-第二谐振开关；9-第三谐振开并；10-第四谐振开关；11-第一保护单元；12-第二保护单元；13-第一谐振电容；14-第二谐振电容；15-脉冲变压器；16-第一谐振电感；17-第二谐振电感；18-扼流圈；19-限流电阻；20-直流电源；21-箝位电容；22-负载；23－表示工作地；24-扼流圈；25-扼流圈。具体实施方式：下面结合附图，对本专利技术技术方案作进一步的阐述如下。实例1如图1所示，本专利技术的双极性脉冲发生器，包括直流供电单元、谐振-逆变单元、脉冲变压器15、磁芯偏置单元、吸收单元和副边输出单元。如图1所示，具体来说第一直流电源1第一输出端和第一直流支撑电容3第一输出端相连后，经第一扼流圈5、第一谐振开关7、谐振电感16和脉冲变压器15输入端a相连，经第一扼流圈5、第一谐振电容13和脉冲变压器15输入端b相连，经第一扼流圈5、第三谐振开关9、第二谐振电感17和脉冲变压器15输入端c相连，第一直流电源1第二输出端和第一直流支撑电容3第二输出端相连后和工作地23相连。如图1所示，具体来说第二直流电源2第一输出端和第二直流支撑电容4第一输出端相连后和工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极性脉冲发生器，其特征是：包括直流供电单元、谐振‑逆变单元、脉冲变压器(15)和副边输出单元；所述直流供电单元包括两个直流电源、两个直流支撑电容和两个扼流圈；所述谐振‑逆变单元包括两个谐振电容和两个谐振开关；其中，第一直流电源(1)第一输出端与第一直流支撑电容(3)第一输出端相连后，经第一扼流圈(5)后，一路经第一谐振开关(7)与脉冲变压器输入端a相连；经第一扼流圈(5)后另一路经谐振电容(13)和脉冲变压器输入端b相连；经第一扼流圈(5)后还有一路经第三谐振开关(9)与脉冲变压器输入端c相连；第一直流电源第二输出端与第一直流支撑电容第二输出端相连后和工作地(23)相连；第二直流电源第一输出端和第二直流支撑电容第一输出端相连后和工作地(23)相连，第二直流电源第二输出端与第二直流支撑电容第二输出端相连后，经第二扼流圈(6)后一路经第二谐振开关（8）与脉冲变压器输入端a相连；经第二扼流圈(6)后另一路经谐振电容(14_与脉冲变压器输入端b相连；经第二扼流圈(6)后还有一路经第四谐振开关(10)、谐振电感(17)与脉冲变压器输入端c相连；脉冲变压器原边绕组中间抽头b和工作地(23)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种双极性脉冲发生器，其特征是：包括直流供电单元、谐振-逆变单元、脉冲变压器(15)和副边输出单元；所述直流供电单元包括两个直流电源、两个直流支撑电容和两个扼流圈；所述谐振-逆变单元包括两个谐振电容和两个谐振开关；其中，第一直流电源(1)第一输出端与第一直流支撑电容(3)第一输出端相连后，经第一扼流圈(5)后，一路经第一谐振开关(7)与脉冲变压器输入端a相连；经第一扼流圈(5)后另一路经谐振电容(13)和脉冲变压器输入端b相连；经第一扼流圈(5)后还有一路经第三谐振开关(9)与脉冲变压器输入端c相连；第一直流电源第二输出端与第一直流支撑电容第二输出端相连后和工作地(23)相连；第二直流电源第一输出端和第二直流支撑电容第一输出端相连后和工作地(23)相连，第二直流电源第二输出端与第二直流支撑电容第二输出端相连后，经第二扼流圈(6)后一路经第二谐振开关（8）与脉冲变压器输入端a相连；经第二扼流圈(6)后另一路经谐振电容(14_与脉冲变压器输入端b相连；经第二扼流圈(6)后还有一路经第四谐振开关(10)、谐振电感(17)与脉冲变压器输入端c相连；脉冲变压器原边绕组中间抽头b和工作地(23)相连。2.根据权利要求1所述的双极性脉冲发生器，其特征是：谐振-逆变单元还包括第一谐振电感（16）和第二谐振电感（17)，第一谐振电感(16)连接于第一谐振开关(7)与脉冲变压器(15)输入端a之间；第二谐振电感(17)连接于第三谐振开关(9)和脉冲变压器(15)输入端c之间；或者第一谐振电感(16)连接于第一谐振电容(13)与脉冲变压器(15)中间抽头b之间；第二谐振电感(17)连接于第二谐振电容(14)和脉冲变压器(15)中间抽头b之间，或第二谐振电感(17)连接于第二扼流圈(6)和第二谐振电容(14)之间；或者第一谐振电感(16)连接于第一扼流圈(5)和第一谐振电容(13）之间；第二谐振电感（17）连接于第二扼流圈（6）和第二谐振电容(14）之间，或第二谐振电感（...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌雁波，张红艳，曲震，刘宇芳，陈祥，虞敏，黄艺，张如佩，
申请(专利权)人：南京国电环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32