一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路和方法，根据预先设定的充电电压和充电极性给脉冲电源主回路初级侧中各个电容充电；控制单元将控制信号输送至电容充电模块和脉冲电源主回路初级侧；控制单元发出特定触发脉冲，触发脉冲电源主回路初级侧放电，形成初始脉冲电压；初始脉冲电压作用于多绕组可饱和脉冲变压器，给次级电容充电；通过脉冲电源主回路次级侧的电压变换和脉冲压缩，提升脉冲电压幅值，形成纳秒脉冲电压；在输出一个脉冲电压后，通过控制单元根据预设策略切换脉冲电源主回路初级侧各个半导体开关状态，输出下一个脉冲电压，前一个输出脉冲对应的初级电容处于充电状态，循环输出双极性高重复频率高压纳秒脉冲。率高压纳秒脉冲。率高压纳秒脉冲。

【技术实现步骤摘要】
一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路和方法


[0001]本专利技术属于脉冲功率领域，具体属于一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路和方法。

技术介绍

[0002]随着脉冲功率技术发展，脉冲功率的应用领域已经逐渐从军事扩展到民用，例如等离子体消毒杀菌、废气处理等。通过高压脉冲放电产生低温等离子体具有宏观温度接近室温、活性高、稳定性好等显著优势。国内外研究表明，低温等离子体关键参数(如电子密度、活性粒子浓度)均与脉冲电压波形密切相关。提高脉冲频率(百千赫兹以上)可充分利用残余激发态粒子等引起的放电记忆效应，有利于增强放电稳定性和强度；采用脉冲时间尺度在纳秒量级的过电压激励产生等离子体，有利于提高电子能量和活性粒子浓度；采用双极性脉冲激励等离子体，有利于增强局部电场强度。因此，脉冲功率技术的民用领域和科学研究领域迫切需要高性能的双极性高重复频率高压纳秒脉冲电源。
[0003]脉冲电源的输出能力很大程度上取决于所采用的开关技术。为产生双极性高重复频率高压纳秒脉冲，需要开关具有双向导通、高频率工作、开关速度快等能力。常用的脉冲功率开关有：气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，包括控制单元、大功率快速电容充电模块、脉冲电源主回路初级侧、多绕组可饱和脉冲变压器和脉冲电源主回路次级侧；所述大功率快速电容充电模块的输出端连接脉冲电源主回路初级侧的输入端，所述脉冲电源主回路初级侧的输出端连接多绕组可饱和脉冲变压器的输入端，所述多绕组可饱和脉冲变压器的输出端连接脉冲电源主回路次级侧的输入端，所述控制单元分别连接功率快速电容充电模块和脉冲电源主回路初级侧。2.根据权利要求1所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，还包括低压直流电源，所述低压直流电源连接大功率快速电容充电模块进行供电。3.根据权利要求1所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，所述大功率快速电容充电模块的数量不少于三个。4.根据权利要求1所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，所述脉冲电源主回路初级侧包括若干个电源输出单元，每个电源输出单元均包括初级电容和反并联半导体开关；所述初级电容并联在大功率快速电容充电模块的正负极上，所述大功率快速电容充电模块的正极连接有反并联半导体开关的一端，反并联半导体开关的另一端连接多绕组可饱和脉冲变压器的初级绕组一端，初级绕组的另一端连接功率快速电容充电模块的负极。5.根据权利要求4所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，所述半导体开关包括第一二极管、第二二极管和IGBT，所述第一二极管的正极和IGBT的发射极连接大功率快速电容充电模块的正极，所述第一二极管的负极连接第二二极管的正极和IGBT的集电极，所述第二二极管的负极连接多绕组可饱和脉冲变压器中初级绕组的一端，IGBT的基极连接控制单元。6.根据权利要求1所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，所述脉冲电源主回路次级侧包括次级电容C
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‑1、次级电容C
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‑2、次级电容C
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‑1、次级电容C
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‑2、磁开关MS
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1、磁开关MS
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2和反并联二极管；次级电容C
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‑1并联在多绕组可饱和脉冲变压器的次级绕组W2上，次级电容C
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‑1和次级绕组W2的一端串联有次级电容C
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‑2，次级电容C
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‑1和次级电容C
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‑2上并联有磁开关MS
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1；次级电容C
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‑1并联在多绕组可饱和脉冲变压器的次级绕组W3上，次级电容C
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‑1和次级绕组W3的一端串联有次级电容C
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‑2，次级电容C
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‑1和次级电容C
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‑2上并联有磁开关MS
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2；磁开关MS
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2的一端连接反并联二极管的一端，反并联二极管的另一端连接放电低温等离子体负载DS的一端，放电低温等离子体负载DS的另一端连接磁开关MS
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1和次级绕组W2的一端。7.根据权利要求1所述的一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路，其特征在于，所述脉冲电源主回路次级侧包括次级电容C
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵政，李江涛，梅家葆，黄宗泽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：