一种用于容性负载的高压脉冲电源及脉冲截尾的控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种用于容性负载的高压脉冲电源及适应容性负载的脉冲控制策略，电路包括一个初级交流电源U

【技术实现步骤摘要】
一种用于容性负载的高压脉冲电源及脉冲截尾的控制策略
本专利技术涉及用于一种用于容性负载的高压脉冲电源，具体属于脉冲电源领域。
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。其中，高压脉冲电源的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，但由于放电波形振荡大，且不易产生长周期、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高阻抗负载的负载。因此脉冲形成部分常常选用电容储能的方式。高压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、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等等。但是在脉冲电源的诸多应用中，很多负载会表现出一定的容性行为，在脉冲电源放电过程中负载中会存储电荷，而这些电荷放电结束后会缓慢泄放，使负载上的电压并不会很快降到零电位，从而形成脉冲拖尾，所以普通的脉冲电源将难以直接驱动容性或高阻抗负载。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于容性负载的高压脉冲电源，具有模块集成化程度高、结构可扩展性强、固态半导体开关管耐压要求低、可带容性或高阻抗负载等优点；在相应的脉冲控制策略下，可以实现带高阻抗或容性负载的需求。本专利技术提出的一种用于容性负载的高压脉冲电源，该脉冲电源包括由一个初级交流电源Uac、一个限流电阻Rac、开关管Tc0、开关管Tb0、开关管Tp0、开关管Td0、电容C0、高压二级管Dd0和n个电压倍增模块；所述的每个电压倍增模块，包括两个电容、六个开关管和一个高压二级管；所述电路的开关管选用IGBT，并且每个IGBT都反向并联二极管。本专利技术提出的一种用于容性负载的高压脉冲电源，初级交流电源Uac的一端与大地连接，初级交流电源Uac的另一端与限流电阻Rac的一端连接；限流电阻Rac的另一端与开关管Tc0的发射极连接，开关管Tc0的集电极与开关管Tp0的发射极、第一电压倍增模块的第一连接端连接；开关管Tp0的集电极与电容C0的一端、开关管Td0的集电极、第一电压倍增模块的第二连接端连接，开关管Td0的发射极与高压二级管Dd0的阳极连接；高压二级管Dd0的阴极和开关管Tb0的集电极与大地连接；Tb0的发射极与电容C0的另一端连接；第一电压倍增模块的第三连接端与第二电压倍增模块的第一连接端连接，第一电压倍增模块的第四连接端与第二电压倍增模块的第二连接端连接；以此类推，直到第(n-1)电压倍增模块的第三连接端与第n电压倍增模块的第一连接端连接，第(n-1)电压倍增模块的第四连接端与第n电压倍增模块的第二连接端连接；第n电压倍增模块的第三连接端和第n电压倍增模块的第四连接端与负载的一端连接，负载的另一端与大地连接。上述高压脉冲电源的n个电压倍增模块，其中每个电压倍增模块，包括电容C1、电容C2、开关管Tc1、开关管Tc2、开关管Tp1、开关管Tp2、开关管Tb1、开关管Td1、高压二级管Dd1；所述的电容C1的一端作为电压倍增模块的第一连接端；电容C1的另一端与开关管Tc2的发射极、开关管Tp1的集电极连接；开关管Tp1的发射极与开关管Tc1的集电极、开关管Tb1的集电极、高压二级管Dd1的阴极连接；开关管Tc1的发射极作为电压倍增模块的第二连接端；开关管Tc2的集电极与开关管Tp2的发射极连接，该连接点作为电压倍增模块的第三连接端；开关管Tb1的发射极与电容C2的一端连接；高压二级管Dd1的阳极与开关管Td1的发射极连接；开关管Td1的集电极与开关管Tp2的集电极、电容C2的另一端连接，该连接点作为电压倍增模块的第四连接端。本专利技术提出一种用于用于容性负载的高压脉冲电源，其优点是，采用相应的控制策略解决了传统高压脉冲电源在容性负载的情况下出现脉冲拖尾的现象；电路的每一个IGBT开关管的耐压值均不超过两倍的输入电压，极大地降低了半导体开关器件的耐压和绝缘要求；电路可以采用模块化的设计，便于整个脉冲电源系统的维护、升级和扩容。附图说明图1为本专利技术提出的用于容性负载的高压脉冲电源电路结构图。图2为图1所示的脉冲电源中电压倍增模块的电路结构图。具体实施方式在本专利技术的描述中，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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。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；在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，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专利技术中的具体含义。在本专利技术中，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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提出的一种用于容性负载的高压脉冲电源，该脉冲电源包括由一个初级交流电源Uac、一个限流电阻Rac、开关管Tc0、开关管Tb0、开关管Tp0、开关管Td0、电容C0、高压二级管Dd0和n个电压倍增模块；所述的每个电压倍增模块，包括两个电容、六个开关管和一个高压二级管；所述电路的开关管选用IGBT，并且每个IGBT都反向并联二极管。本专利技术提出的一种用于容性负载的高压脉冲电源，初级交流电源Uac的一端与大地连接，初级交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于容性负载的高压脉冲电源，其特征在于该脉冲电源包括由一个初级交流电源U

【技术特征摘要】
1.一种用于容性负载的高压脉冲电源，其特征在于该脉冲电源包括由一个初级交流电源Uac、一个限流电阻Rac、开关管Tc0、开关管Tb0、开关管Tp0、开关管Td0、电容C0、高压二级管Dd0和n个电压倍增模块；所述的每个电压倍增模块，包括两个电容、六个开关管和一个高压二级管；所述电路的开关管选用IGBT，并且每个IGBT都反向并联二极管。2.如权利要求1所述的用于容性负载的高压脉冲电源，其特征在于，所述的初级交流电源Uac的一端与大地连接，初级交流电源Uac的另一端与限流电阻Rac的一端连接；限流电阻Rac的另一端与开关管Tc0的发射极连接，开关管Tc0的集电极与开关管Tp0的发射极、第一电压倍增模块的第一连接端连接；开关管Tp0的集电极与电容C0的一端、开关管Td0的集电极、第一电压倍增模块的第二连接端连接，开关管Td0的发射极与高压二级管Dd0的阳极连接；高压二级管Dd0的阴极和开关管Tb0的集电极与大地连接；Tb0的发射极与电容C0的另一端连接；第一电压倍增模块的第三连接端与第二电压倍增模块的第一连接端连接，第一电压倍增模块的第四连接端与第二电压倍增模块的第二连接端连接；以此类推，直到第(n-1)电压倍增模块的第三连接端与第n电压倍增模块的第一连接端连接，第(n-1)电压倍增模块的第四连接...

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