一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高压脉冲产生装置，特别是涉及一种产生双极性纳秒高压窄脉冲的装置。解决现有技术的双极性高压脉冲电源工作回路电感大、振荡严重、拖尾电压很高、峰值不稳定的问题。技术方案：包括直流高压电路模块、同步触发控制电路模块、正脉冲形成电路模块、负脉冲形成电路模块、高压脉冲合成电路模块。应用于脱硫脱硝、VOCs脱除、材料表面改性等领域的高压窄脉冲电源设计电路中。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压脉冲产生装置，特别是涉及一种产生双极性纳秒高压窄 脉冲的双极性纳秒高压窄脉冲产生装置。
技术介绍
高压脉冲电源作为能量供给设备在脱硫脱硝、VOCs脱除、材料表面理化特性改变 等领域获得了广泛的应用。研究人员对高压脉冲电源输出的高压脉冲的上升前沿、脉冲宽 度以及脉冲极性等波形参数与被处理对象的处理效果等之间的关系做了深入的研究，获得 了不少研究结论。废水废气中的有害物质种类繁多，有些物质对电晕脉冲的极性较为敏感， 而脉冲宽度越窄，脉冲前沿越陡，越有利于脱除效率的提高，但是单极性脉冲不利于提高有 害物质的脱除效率，而且，单极性脉冲放电使处理装置上积累电荷，如果不释放将形成拖尾 电压，增强后续脉冲所形成的空间电场，造成间歇火花放电，不利于能量的注入。因此，更陡 脉冲前沿、更窄脉冲宽度的双极性纳秒高压窄脉冲产生技术成为脉冲功率技术应用研究领 域的新热点。《高电压技术》2004年发表了题为《脉冲电晕法中的双脉冲电源的研制》的文章， 2009年发表了题为《双极性脉冲电压下介质阻挡放电及其涤纶表面改性》的文章，《中国环 境科学》2006年发表了题为《双极性脉冲高压介质阻挡放电降解氯苯和甲苯》的文章，在这 些文章中都采用了双极性高压脉冲电源作为能量供给设备。这些双极性高压脉冲电源(利 用双极性高压脉冲产生装置的高压脉冲电源称为双极性高压脉冲电源)均由两台高压脉 冲电源构成，这两台高压脉冲电源采用旋转火花开关作为放电主开关，分别产生正负高压 脉冲，通过时序控制直接对处理装置输出双极性高压脉冲。旋转火花开关是机械式开关，不 能产生纳秒级高压窄脉冲，也不能在高重复频率下工作，而且还会造成回路电感大、振荡严 重、拖尾电压很高、峰值不稳定等问题。此外，两台高压脉冲电源和处理装置直接相连，不可 避免地在放电工作过程中相互干扰，导致双极性高压脉冲电源工作稳定性和可靠性降低。 通过对现有文献的调研，对于采用氢闸流管作为主放电开关、利用正负窄脉冲合成的双极 性纳秒高压窄脉冲产生技术未见报道。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术中双极性高压脉冲电源工作回路电感大、振荡 严重、拖尾电压很高、峰值不稳定等问题，提供一种采用氢闸流管作为主放电开关、利用正 负窄脉冲合成的双极性纳秒高压窄脉冲产生装置的双极性高压脉冲电源，提高双极性高压 脉冲电源工作效率、产生纳秒级高压窄脉冲以及减小回路电感、降低震荡、消除拖尾电压。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是一种双极性纳秒高压窄脉冲装置，包括直流高压电路模块、同步触发控制电路模 块、正脉冲形成电路模块、负脉冲形成电路模块、高压脉冲合成电路模块，同步触发控制电 路模块分别与直流高压电路模块输入端、正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，直流高压电路模块分别与正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路 模块输入端电连接，高压脉冲合成电路模块分别与正脉冲形成电路模块输出端、负脉冲形 成电路模块输出端电连接。所述高压脉冲合成电路模块输出端接负载，所述的等效负载包括电阻RlO电容 Cll,电阻RlO与电容Cll并联。所述直流高压电路模块包括直流高压电源1，所述正脉冲形成电路模块包括第一 储能电缆4、第一氢闸流管开关6、第二充电电阻2，所述的负脉冲形成电路模块包括第二储 能电缆5、第二氢间流管开关7、第三充电电阻3，所述高压脉冲合成电路模块包括第一升压 隔离变压器8、第二升压隔离变压器9，其中直流高压电路模块分别与第二充电电阻R2、第 三充电电阻R3连接，第二充电电阻R2与第二储能电缆5电缆芯连接，第二储能电缆5电缆 芯另一端分别与第二氢闸流管开关7、电阻分压器高压臂电阻R12连接，第二氢闸流管开关 另一端与第一升压隔离变压器8原边一端连接，电阻分压器高压臂电阻R12另一端与电阻 分压器低压臂电阻R13串联，第一升压隔离变压器8副边一端与电阻10与电容11组成的 等效负载并联电路一端连接，电阻分压器低压臂电阻R13另一端、第二储能电缆5电缆皮、 第一升压隔离变压器8原边另一端、第一升压隔离变压器8副边另一端共地；第三充电电阻 R3与第一储能电缆4电缆芯连接，第一储能电缆4电缆芯另一端与第一氢闸流管开关6连 接，第一储能电缆4电缆皮与升第二压隔离变压器9原边一端连接；第二升压隔离变压器9 副边一端与电阻10与电容11组成的等效负载并联电路一端连接，第一储能电缆4电缆皮、 第一氢闸流管开关6另一端、第二升压隔离变压器9原边另一端、第二升压隔离变压器9副 边另一端共地。所述储能电缆还被储能电容代替。从上述本技术的结构特征可以看出，其优点是1)利用该技术产生的双极性纳秒高压窄脉冲输出波形对称、稳定、重复性好，有利 于脱除效率和能量利用率的提高；2)采用该技术设计的电源可在高重复频率条件下工作，操作简单、故障率低、维修 方便、可长时间工作，有利于工业化应用。附图说明本技术将通过附图比较以及结合实例的方式说明图1双极性纳秒高压窄脉冲产生装置原理框图；图2本技术的双极性纳秒高压窄脉冲产生电路图；图3是市电经过本技术装置处理后在等效负载上得到的波形图具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 技术，并不用于限定本技术。技术方案本技术提供一种采用氢闸流管作为主放电开关，利用正负脉冲合 成的双极性纳秒高压窄脉冲产生技术。通过对市电进行升压整流以后得到直流高电压为脉冲形成电路模块提供初级能源，脉冲形成电路模块形成正负纳秒高压窄脉冲，高压脉冲合 成电路模块将正负纳秒高压窄脉冲进一步升压合成，最后在处理设备输入端得到双极性纳 秒高压窄脉冲。该技术方案包括直流高压电路模块、同步触发控制电路模块、直流高压电路模块、 正负脉冲形成电路模块、同步触发控制电路模块、高压脉冲合成电路模块。正负脉冲形成电 路模块、高压脉冲合成电路模块为本设计的核心。直流高压电路模块是市电经过升压整流 后产生直流高电压。正负脉冲形成电路模块是本技术方案的核心，其功能是产生纳秒极高 压窄脉冲，为了提高输出脉冲的波形质量、提高电源工作频率，必须采用氢闸流管作为主开 关。同步触发控制电路模块主要输出控制信号对直流高压电路模块进行控制，并且产生两 路具有一定时间间隔的触发信号控制氢间流管闭合导通。高压脉冲合成电路模块也是本技 术方案的重要组成部分，其功能是将正负脉冲进行合成后输出到处理设备，为了消除正负 脉冲之间的相互干扰，提高高压脉冲电源的稳定性和可靠性，必须采用脉冲升压隔离变压 器对正负脉冲进行升压和隔离。电路框图如图1所示，包括直流高压电路模块、同步触发控制电路模块、直流高压 电路模块、正负脉冲形成电路模块、同步触发控制电路模块、高压脉冲合成电路模块。直流 高压电路模块包括直流高压电源1，其中同步触发控制电路模块分别与直流高压电路模块 输入端、正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，直流高压电路模 块分别与正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，高压脉冲合成 电路模块分别与正脉冲形成电路模块输出端、负脉冲形成电路模块输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置，包括直流高压电路模块、同步触发控制电路模块，其特征在于还包括正脉冲形成电路模块、负脉冲形成电路模块、高压脉冲合成电路模块，同步触发控制电路模块分别与直流高压电路模块输入端、正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，直流高压电路模块分别与正脉冲形成电路模块输入端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，高压脉冲合成电路模块分别与正脉冲形成电路模块输出端、负脉冲形成电路模块输出端电连接。

【技术特征摘要】
1.一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置，包括直流高压电路模块、同步触发控制电路 模块，其特征在于还包括正脉冲形成电路模块、负脉冲形成电路模块、高压脉冲合成电路模 块，同步触发控制电路模块分别与直流高压电路模块输入端、正脉冲形成电路模块输入端、 负脉冲形成电路模块输入端电连接，直流高压电路模块分别与正脉冲形成电路模块输入 端、负脉冲形成电路模块输入端电连接，高压脉冲合成电路模块分别与正脉冲形成电路模 块输出端、负脉冲形成电路模块输出端电连接。2.根据权利要求1所述的一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置，其特征在于所述高压 脉冲合成电路模块输出端接负载，所述的等效负载包括电阻(R10)、电容(C11)，电阻(RlO) 与电容(Cll)并联。3.根据权利要求1所述的一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置，其特征在于所述直 流高压电路模块包括直流高压电源(1)，所述正脉冲形成电路模块包括第一储能电缆G)、 第一氢闸流管开关(6)、第二充电电阻0)，所述的负脉冲形成电路模块包括第二储能电 缆(5)、第二氢闸流管开关(7)、第三充电电阻(3)，所述高压脉冲合成电路模块包括第一升 压隔离变压器(8)、第二升压隔离变压器(9)，其中直流高压电路模块分别与第二充电电阻 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓维军，李亚维，张振涛，冯宗明，梁川，于治国，叶超，代刚，黄斌，马成刚，任青毅，龙燕，邓明海，曹宁翔，赵娟，李玺钦，马勋，马军，黄雷，丁明军，吴红光，冯莉，李巨，李晏敏，王浩，王卫，贾兴，谢敏，曹科峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：51