本发明专利技术提供了一种高电压发生装置，包括一个控制电路，一个低压直流电源，四个电子开关Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］、Ｓ↓［４］，一个电感，一个电容；电感和电容的串联电路一端与电子开关Ｓ↓［１］的负极和电子开关Ｓ↓［２］的正极相连，另一端与电子开关Ｓ↓［３］的负极和电子开关Ｓ↓［４］的正极相连；低压直流电源的正极与电子开关Ｓ↓［１］和电子开关Ｓ↓［３］的正极相连，其负极与电子开关Ｓ↓［２］和电子开关Ｓ↓［４］的负极相连，其特征是，所述电感为一高温超导电感。本发明专利技术由于大大减小了谐振电路的电阻，可以产生极高的电压。本发明专利技术可用于电力设备绝缘材料局部放电测试，电气材料和电子元件绝缘性检测；可作为一种超导充电电源；可用于与电子线路或高温超导相关的教学演示；还可用于高温超导交流损耗的测试。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子
，特别涉及一种高压发生装置。
技术介绍
高压发生装置，是一种能够产生高电压的装置，在许多需要高电压的测试系统或者高压电源中都涉及到这种装置。该高压信号产生的方式很多，涉及的原理也各有不同。本专利技术涉及的主要是利用低压直流电源和R-C-L串联谐振电路来产生高电压的装置。现有技术中，已有一种主要利用低压直流电源和R-C-L串联谐振电路来产生高电压的装置。该装置原理图如图1所示包括一个控制电路，一个低压直流电源VB，四个电子开关S1、S2、S3、S4，一个电感L，一个电容C和一个电阻R。该装置可以通过控制电路控制四个电子开关的导通与截止，且控制方式为当S1、S4处于导通状态时，S2、S3处于截止状态。整个装置开始工作时，通过控制电路使得S1、S4处于导通状态而S2、S3处于截止状态，这样，低压直流电源VB、电子开关S1、电感L、电容C、电子开关S4、和电阻R形成一个谐振回路，满足方程(假设电阻R等于零)VB=Ldidt+Vc,]]>其中，i表示流过回路的电流(i=CdVcdt),]]>t表示时间、Vc表示电容两端的电压。求解此微分方程，得Vc=(Vc0-VB)costLC+VB,]]>其中，Vc0表示电容C的初始电压，当时间t等于谐振回路的半个谐振周期 时，Vc＝2VB-Vc0，(在Vc0＝0时，Vc＝2VB)。此时，通过控制电路使得S2、S3处于导通状态而S1、S4处于截止状态，这实际上相当于变换了一次电源极性。改变电源极性后，低压直流电源VB、电子开关S3、电容C、电感L、电子开关S2和电阻R形成另一个谐振回路，满足方程(假设电阻R等于零)-VB=Ldidt+Vc,]]>解得Vc=(Vcl+VB)costlc-VB,]]>其中，Vc1表示经过第一次电源极性变换后电容C的初始电压，当时间t等于谐振回路的半个谐振周期 时，Vc＝-2VB-VC1，(在Vc1＝2VB时，Vc＝-4VB)。通过上述过程可以看出，通过控制电路准确地在每半个谐振周期连续切换，当电阻R等于零时，电容C两端的电压Vc将在每次电源极性切换后增加2VB。当电源极性经过n次切换后Vc(n)＝(-1)n(Vc0+2nVB)，当n趋于无穷时，Vc(n)趋于无穷。实际电路中，电阻R不可能为零(因为电源和电感都有一定的电阻)，电阻会消耗部分电池能量，相应每次振荡，电容电压增加量小于2Va，并且随振荡持续，电容电压增加量减小。当电源极性变换次数趋于无穷，目.假定电容器初始电压为零，电容电压达到最大值Vc(max)=VB+2VBeRπ/Lω-1.]]>若采用普通铜导线绕制的电感，由于有较大内阻，因此这种方法不能产生很高的电压。
技术实现思路
由于普通铜线绕制的大电感具有较大内阻，而限制了高压发生器产生更高的电压。本专利技术提供了一种能产生更高电压的高电压发生装置。一种高电压发生装置，包括一个控制电路，一个低压直流电源VB，四个电子开关S1、S2、S3、S4，一个电感L，一个电容C；电感L和电容C的串联电路一端与电子开关S1的负极和电子开关S2的正极相连，另一端与电子开关S3的负极和电子开关S4的正极相连；低压直流电源VB的正极与电子开关S1和电子开关S3的正极相连，其负极与电子开关S2和电子开关S4的负极相连。该高电压发生装置的特征是所述电感L为一高温超导电感。本专利技术的实质是在技术背景所述技术方案的基础上为了大大减小电路中的电阻，从而获得更高的电压，利用了高温超导技术，即采用高Q值(Q＝ωL/R)高温超导电感，有效地减小谐振电路的电阻。使得能产生的理论电压和电流趋于无限。利用简便的低压电池，用可变频率的功率电子控制开关(如晶闸管)进行电源极性的切换，通过选择合适的元件和控制低压直流电源极性变换次数，该高压发生器可产生预先设定好的任意电压和电流值。需要说明的是，电容及电感值按所需产生的电压设定；在电路谐振频率下和产生电压范围内，电路中流过的电流要小于高温超导电感的临界电流(如Bi-2223/Ag 77K的临界电流密度≥104A/cm2)；采用大电感和大电容可获得较低谐振频率；关键的高Q值电感元件可由下述高温超导体制备(i)利用(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x套银多芯导线；(ii)利用(Bi，Pb)2Sr2Ca1Cu2O8-x套银多芯导线；(iii)Y-123/基体(既Y1Ba2Cu3O7-x在衬底上的)镀层超导导线；(iv)Bi-2223/基体或Bi-2212/基体镀层超导导线。其运行可在简单液氮冷却操作下实现。本专利技术的有益效果是利用高温超导技术和相对简单的电子电路，产生高幅值电压和电流。该高压发生器可做成一个非常紧凑的便携装置，并有多种用途(1)这种便携式高压发生器可用于需要极高电压的，具有高阻抗负荷的任意情况。例如这种高压发生器有可用于电力设备绝缘材料局部放电测试，电气材料和电子元件绝缘性检测。是一种尤其适用于野外工作的实用装置。(2)作为一种超导充电电源。(3)用于与电子线路或高温超导相关的教学演示。(4)对不同频率下的高温超导交流损耗的测试。当超导线圈随电流增大而出现失超电阻时，电容电压将有所下降，其峰值变化曲线将偏离零电阻时的峰值电压曲线。因而可由这个偏离点，确定高温超导线圈的临界电流，和不同频率的交流损耗而引起的临界电流变化。附图说明图1是现有技术的一种高电压发生装置原理示意图。图2是本专利技术的一种高电压发生装置原理示意图。图3是本专利技术的一种高电压发生装置输出电压与时间的关系曲线图。图4是本专利技术的一种具体实施方式的输出电压与时间的关系曲线图。图5是现有技术的一种具体实施方式的输出电压与时间的关系曲线图。具体实施例方式利用简单方便的12V低内阻的铅酸电池，通过可变频率的功率电子控制开关进行电源极性的切换。电容及电感值按所需产生的电压设定，在电路谐振频率下和产生电压范围内，电路中流过的电流要小于高温超导电感的临界电流。利用高温超导电感线圈构成高电压发生器时例如元件参数选为L＝20mH，C＝20uF，R＝0.05Ω，VB＝12V，Vc0＝0，如图3所示，电压在60ms、100ms、6s以后分别达到700V、1149V、9.66KV，最终稳态值为9.663KV。比较采用铜线电感的高电压发生器，元件参数分别为L＝20mH，C＝20uF，R＝3Ω，VB＝12V，Vc0＝0，如图4所示，电压在60ms、100ms以后分别达到159V和161V，基本达到稳态值只有161.17V。权利要求1.一种高电压发生装置，包括一个控制电路，一个低压直流电源(VB)，四个电子开关(S1、S2、S3、S4)，一个电感(L)，一个电容(C)；电感(L)和电容(C)的串联电路一端与电子开关(S1)的负极和电子开关(S2)的正极相连，另一端与电子开关(S3)的负极和电子开关(S4)的正极相连；低压直流电源(VB)的正极与电子开关(S1)和电子开关(S3)的正极相连，其负极与电子开关(S2)和电子开关(S4)的负极相连，其特征是，所述电感(L)为一高温超导电感。2.根据权利要求1所述的一种高电压发生装置，其特征是，所述高温超导电感为一高Q值的高温超导电感。3.根据权利要求2所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高电压发生装置，包括一个控制电路，一个低压直流电源（Ｖ↓［Ｂ］），四个电子开关（Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］、Ｓ↓［４］），一个电感（Ｌ），一个电容（Ｃ）；电感（Ｌ）和电容（Ｃ）的串联电路一端与电子开关（Ｓ↓［１］）的负极和电子开关（Ｓ↓［２］）的正极相连，另一端与电子开关（Ｓ↓［３］）的负极和电子开关（Ｓ↓［４］）的正极相连；低压直流电源（Ｖ↓［Ｂ］）的正极与电子开关（Ｓ↓［１］）和电子开关（Ｓ↓［３］）的正极相连，其负极与电子开关（Ｓ↓［２］）和电子开关（Ｓ↓［４］）的负极相连，其特征是，所述电感（Ｌ）为一高温超导电感。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金建勋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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