含尾切开关的全固态高压脉冲电源制造技术

本实用新型专利技术涉及脉冲电源，具体涉及含尾切开关的全固态高压脉冲电源，包括用于设定系统参数并调整监控系统工作状态的监控分机，监控分机与用于产生高压直流电的高压直流电源模块相连，监控分机与用于对高压脉冲调制分机中的高压固态开关进行逻辑控制和逻辑保护的开关驱动分机相连，开关驱动分机与用于对高压直流电源模块产生的高压直流电进行高压脉冲调制的高压脉冲调制分机相连，高压固态开关由均压开关串联组成，均压开关上连接有均压开关保护单元；本实用新型专利技术提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的固态开关容易被高压击穿、脉冲上升下降沿较慢、损耗较大的缺陷。

All solid state high voltage pulse power supply with tail cut switch

【技术实现步骤摘要】
含尾切开关的全固态高压脉冲电源
本技术涉及脉冲电源，具体涉及含尾切开关的全固态高压脉冲电源。
技术介绍
由于脉冲电源断续供电的特性，在很多领域都获得了广泛的应用，其应用领域包括：脉冲电镀、极性相和非极性相的相分离、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧制取和表面热处理等。在军事上，脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。实现脉冲高压输出，一般有四种方式，一是传统的线型调制，二是变压器直接升压，三是MARX发生器，四是直流电源加固态开关。采用线型调制与变压器升压的方式输出波形差、调节范围窄，目前已基本不使用，MARX发生器、直流电源加固态开关的方式目前在众多场合得到应用。高压固态开关一般由MOSFET或IGBT串并联而成，更容易通过合理的布局实现小体积的开关，从而可降低分布参数，减小损耗，可在小体积的情况下实现更高电压、更大电流、更高频率的开关。在上升下降沿均需要较快时，采用高压电源加双固态开关的方式，将会是一种理想的方案。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术所存在的上述缺点，本技术提供了含尾切开关的全固态高压脉冲电源，能够有效克服现有技术所存在的固态开关容易被高压击穿、脉冲上升下降沿较慢、损耗较大的缺陷。(二)技术方案为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：含尾切开关的全固态高压脉冲电源，包括用于设定系统参数并调整监控系统工作状态的监控分机，所述监控分机与用于产生高压直流电的高压直流电源模块相连，所述监控分机与用于对高压脉冲调制分机中的高压固态开关进行逻辑控制和逻辑保护的开关驱动分机相连，所述开关驱动分机与用于对所述高压直流电源模块产生的高压直流电进行高压脉冲调制的高压脉冲调制分机相连，所述高压固态开关由均压开关串联组成，所述均压开关上连接有均压开关保护单元；所述高压直流电源模块包括用于进行整流滤波的整流滤波模块，与所述整流滤波模块相连的用于将直流电变为交流电的谐振逆变模块，与所述谐振逆变模块相连的用于进行调压的功率变压器，与所述功率变压器相连的用于进行高压整流滤波的高压整流滤波模块，与所述谐振逆变模块相连的用于驱动所述谐振逆变模块中控制开关的控制驱动模块。优选地，所述整流滤波模块采用全波整流电路、同步整流电路、多脉波整流电路中的任意一种。优选地，所述整流滤波模块中包括用于提高功率因数的PFC电路。优选地，所述高压脉冲调制分机包括高压固态开关S1、S2，所述高压固态开关S1与负载串联，所述负载外并联有高压固态开关S2、电阻R2，所述高压固态开关S2与所述高压固态开关S1之间串联有电阻R1，所述高压固态开关S2与所述负载之间串联有电阻R3。优选地，所述高压固态开关S1、S2均由均压开关V5串联组成，所述高压固态开关S1、S2均由所述开关驱动分机采用互感器进行驱动。优选地，所述均压开关V5上连接有均压开关保护单元，所述均压开关保护单元包括用于保证在所述高压固态开关S1、S2不工作时每个所述均压开关V5承受电压相同、防止过压击穿的静态均压保护模块，用于保证所述高压固态开关S1、S2在开启和关断时每个所述均压开关V5承受电压不超过额定值的动态均压保护模块，以及用于在所述均压开关V5过压时对所述均压开关V5两端电压进行钳位、防止过压击穿的电压钳位保护模块。优选地，所述静态均压保护模块包括串联在所述均压开关V5的源极与漏极之间的电阻R5，所述动态均压保护模块包括串联在所述均压开关V5的源极与漏极之间的电容C2、电阻R4，以及与所述电阻R4并联的二极管D5，所述电压钳位保护模块包括并联在所述均压开关V5的源极与漏极之间的瞬态抑制二极管D6、压敏电阻R6。优选地，所述均压开关V5上连接有负反馈电阻R7，打火时流过所述均压开关V5的源极与漏极之间的电流急剧增大，所述电阻R4、电阻R5、压敏电阻R6、负反馈电阻R7上的电压增大，在所述均压开关V5驱动能力不变的情况下，所述均压开关V5的源极与漏极之间的电压减小，当电流达到阈值时直接关断所述均压开关V5。优选地，所述电阻R1、R2、R3均为具有限流及抑制尖峰功能的RY型功率金属膜电阻，且所述电阻R1、R2、R3的阻值满足以下关系式：R1＝R2＝2R3。优选地，所述高压脉冲调制分机采用高压油箱密封，所述高压脉冲调制分机外部设有散热格栅和散热风道。(三)有益效果与现有技术相比，本技术所提供的含尾切开关的全固态高压脉冲电源具有以下有益效果：1、高压固态开关S1、S2均由均压开关V5串联组成，均压开关V5上连接有均压开关保护单元，均压开关保护单元包括用于保证在高压固态开关S1、S2不工作时每个均压开关V5承受电压相同、防止过压击穿的静态均压保护模块，用于保证高压固态开关S1、S2在开启和关断时每个均压开关V5承受电压不超过额定值的动态均压保护模块，以及用于在均压开关V5过压时对均压开关V5两端电压进行钳位、防止过压击穿的电压钳位保护模块，形成对高压固态开关S1、S2的有效保护；2、系统通过两组高压固态开关S1、S2的交替导通实现脉冲高压输出上升下降沿的快变；3、通过优化两组高压固态开关S1、S2及限流电阻的布局，实现最小化系统的分布参数，有效降低损耗，并且通过合理化参数，设定回路限流电阻的阻值R1＝R2＝2R3，确保各组电阻的损耗均匀。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术系统示意图；图2为本技术图1中高压直流电源模块系统示意图；图3为本技术图2中谐振逆变模块电路示意图；图4为本技术图2中谐振逆变模块工作电流波形示意图；图5为本技术图1中高压脉冲调制分机电路原理示意图；图6为本技术图5中高压脉冲调制分机调制逻辑时序图；图7为本技术图5中高压固态开关的组成单体均压开关及均压开关保护单元电路示意图；图8为本技术系统最终输出波形示意图；图中：1、整流滤波模块；2、谐振逆变模块；3、功率变压器；4、高压整流滤波模块；5、控制驱动模块。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。含尾切开关的全固态高压脉冲电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含尾切开关的全固态高压脉冲电源，包括用于设定系统参数并调整监控系统工作状态的监控分机，其特征在于：所述监控分机与用于产生高压直流电的高压直流电源模块相连，所述监控分机与用于对高压脉冲调制分机中的高压固态开关进行逻辑控制和逻辑保护的开关驱动分机相连，所述开关驱动分机与用于对所述高压直流电源模块产生的高压直流电进行高压脉冲调制的高压脉冲调制分机相连，所述高压固态开关由均压开关串联组成，所述均压开关上连接有均压开关保护单元；/n所述高压直流电源模块包括用于进行整流滤波的整流滤波模块(1)，与所述整流滤波模块(1)相连的用于将直流电变为交流电的谐振逆变模块(2)，与所述谐振逆变模块(2)相连的用于进行调压的功率变压器(3)，与所述功率变压器(3)相连的用于进行高压整流滤波的高压整流滤波模块(4)，与所述谐振逆变模块(2)相连的用于驱动所述谐振逆变模块(2)中控制开关的控制驱动模块(5)。/n

【技术特征摘要】
1.含尾切开关的全固态高压脉冲电源，包括用于设定系统参数并调整监控系统工作状态的监控分机，其特征在于：所述监控分机与用于产生高压直流电的高压直流电源模块相连，所述监控分机与用于对高压脉冲调制分机中的高压固态开关进行逻辑控制和逻辑保护的开关驱动分机相连，所述开关驱动分机与用于对所述高压直流电源模块产生的高压直流电进行高压脉冲调制的高压脉冲调制分机相连，所述高压固态开关由均压开关串联组成，所述均压开关上连接有均压开关保护单元；
所述高压直流电源模块包括用于进行整流滤波的整流滤波模块(1)，与所述整流滤波模块(1)相连的用于将直流电变为交流电的谐振逆变模块(2)，与所述谐振逆变模块(2)相连的用于进行调压的功率变压器(3)，与所述功率变压器(3)相连的用于进行高压整流滤波的高压整流滤波模块(4)，与所述谐振逆变模块(2)相连的用于驱动所述谐振逆变模块(2)中控制开关的控制驱动模块(5)。


2.根据权利要求1所述的含尾切开关的全固态高压脉冲电源，其特征在于：所述整流滤波模块(1)采用全波整流电路、同步整流电路、多脉波整流电路中的任意一种。


3.根据权利要求2所述的含尾切开关的全固态高压脉冲电源，其特征在于：所述整流滤波模块(1)中包括用于提高功率因数的PFC电路。


4.根据权利要求1所述的含尾切开关的全固态高压脉冲电源，其特征在于：所述高压脉冲调制分机包括高压固态开关S1、S2，所述高压固态开关S1与负载串联，所述负载外并联有高压固态开关S2、电阻R2，所述高压固态开关S2与所述高压固态开关S1之间串联有电阻R1，所述高压固态开关S2与所述负载之间串联有电阻R3。


5.根据权利要求4所述的含尾切开关的全固态高压脉冲电源，其特征在于：所述高压固态开关S1、S2均由均压开关V5串联组成，所述高压固态开关S1、S2均由所述开关驱动分机采用互感器进行驱动。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：印长豹，王炜，高龙，
申请(专利权)人：合肥博雷电气有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34