本发明专利技术公开了一种两次升压式的高压脉冲电源。包括主电路和控制电路；其中：主电路中的220V交流电依次与整流电路、滤波电路、Boost电路、逆变电路、脉冲变压器和脉冲整流电路连接，最后由脉冲整流电路输出高压脉冲；控制电路中的DSP系统发出的三路PWM信号，通过各自的PWM放大电路后与三个驱动电路相连，一路PWM信号用于控制Boost电路中的IGBT，另外两路PWM信号用于控制逆变电路中的IGBT；Boost电路和逆变电路还设有IGBT保护电路，当IGBT出现故障时，通过IGBT保护电路将故障信号输入DSP，DSP立即中断PWM信号的发出，使IGBT处于关断状态，从而保护整个系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及^-种高压脉冲电源,尤其是涉及一种两次升压式的高压脉冲电源。
技术介绍
脉冲功率具有这样的特点:它将储存的能量以电能的形式,用单脉冲或重复频率的短脉冲方式加到负载上。脉冲功率技术被成功地应用于很多领域的原因是它能够获得其他方法所不能达到或很难达到的效果。第二次大战以后,脉冲功率技术在军事应用需求的推动下不断取得进展，主要在于脉冲功率武器的研制和模拟与诊断工具的开发。近年来的脉冲功率技术广泛应用在雷达发射机、高压脉冲电场杀菌、绝缘材料电脉冲破碎等一系列军工、能源、材料、生物领域。目前大部分高压脉冲设备都是采用脉冲变压器升压的方法实现，电路结构基本一致，难点是变压器的绕制，而且带负载后的脉冲波形不是很理想。这种方法具有它的局限性:脉宽受磁滞限制，功率受磁芯发热限制，因此功率普遍较小,脉宽可调范围窄。纳米晶、非晶软磁磁芯,具有高磁感应强度、高磁导率、低铁芯损耗和高频特性好等优良综合磁电特性，比铁氧体、硅钢和坡莫合金等常规软磁材料具有更高的性能价格比，广泛用于现代通讯、电力电子、电磁兼容、传感器等高新产业以及各种工业磁器件产品的更新换代，特别适用于电感和变压器产品的小型化、高频化和高效化设计,具有非常良好的发展前景。型号为TMS320F28335的DSP系统是TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器。与以往的定点DS P相比，该器件的精度高，成本低,功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等,而且该型号的DSP系统的浮点控制器与TI前代领先数字信号控制器相比，性能平均提高50%,与作用相当的32位定点技术相比,快速傅立叶转换(FFT)等复杂计算算法采用新技术后性能提升了一倍之多。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两次升压式的高压脉冲电源发生电路,该电路可以实现电压的两次升压，最后输出40kV左右的单极性高压脉冲。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案: 本专利技术包括主电路和控制电路，其中: 1)主电路:包括整流电路、滤波电路、Boost电路、逆变电路、缓冲电路、脉冲变压器和脉冲整流电路；220V交流电依次与整流电路、滤波电路、Boost电路、逆变电路、脉冲变压器和脉冲整流电路连接，最后由脉冲整流电路输出高压脉冲，逆变电路还与缓冲电路连接； 2)控制电路:包括DSP系统、三个PWM放大电路、三个IGBT驱动电路和IGBT保护电路；DSP系统发出三路PWM信号,通过各自的PWM放大电路后与各自的IGBT驱动电路相连,^ -路PWM信号用于控制Boost电路中的IGBT,另外两路PWM信号分别用于控制逆变电路中两个桥臂上的IGBT ；Boost电路和逆变电路与DSP系统之间连接IGBT保护电路。所述的主电路中的整流电路用四个整流二极管Dl D4进行整流,再接到滤波电路；滤波电路用两个并联的电解电容Cl、C2进行滤波；由此输出的直流电与Boost电路相连，进行一次升压；B00st电路中的开关管由四个串联的IGBT Ql Q4组成；B00st电路输出的直流电连接到逆变电路作为其电源；逆变电路由8个IGBT组成,其中的4个IGBT Q5,Q6、Q9和QlO构成一个桥臂,其余的四个IGBT Q7、Q8、Qll和Q12构成另一个桥臂,逆变电路中的IGBT都设有缓冲电路；逆变电路的输出与脉冲变压器的初级相连，进行二次升压；脉冲变压器是由n个铁基纳米晶磁环串联组成，每个磁环的初级都是独立的，分别与逆变电路的输出相连,次级用耐压值为50kV的硅橡胶线串联连接；脉冲变压器次级输出的电压通过脉冲整流电路后输出单极性的高压脉冲。所述的控制电路中的DSP系统发出的三路PWM信号，分别为PWM1、PWM2和PWM3 ；PWMUPWM2和PWM3分别通过型号均为TLP250的光耦UUUlO和UW进行信号放大,再由各自的光耦6脚输出；Pmil信号作为Boost电路中四个串联的IGBTQl、Q2、Q3和Q4的控制信号’与第一个IGBT驱动电路相连；第一个IGBT驱动电路由四个型号均为M57962L的驱动芯片U3、U5、U7和U9及其外围电路组成；驱动芯片U3的14脚通过电阻Rll与光耦Ul的6脚相连，驱动芯片U3的13脚与驱动芯片U5的14脚相连,驱动芯片U5的13脚与驱动芯片U7的14脚相连,驱动芯片U7的13脚与驱动芯片U9的1.4脚相连；驱动芯片U9的13脚与光耦Ul的5脚相连；每个驱动芯片都有两个供电电源，电压大小分别为15V和IOV ；15V电源的负极和IOV电源的正极相连，15V电源的正极接到驱动芯片的4脚，IOV电源的负极接到驱动芯片的6脚；每个驱动芯片的4脚通过限流电阻与相应的型号为TLP521-1的光耦的I脚相连,驱动芯片的8脚与相应光耦的2脚相连；PWM2和PWM3信号分别作为逆变电路中两个桥臂上8个IGBT的控制信号，PWM2信号作为逆变电路中其中一个桥臂的4个IGBTQ5、Q6、Q9、Q10的控制信号，与第二个IGBT驱动电路相连，第二个驱动电路由四个型号均为M57962L的驱动芯片U12、U14、U16和U18及其外围电路组成，驱动芯片U12、U14、U16、U18的接法与驱动芯片U3、U5、U7、U9的接法相同；PWM3信号作为逆变电路中另一个桥臂的四个IGBT Q7、Q8、QlU Q12的控制信号，与第三个IGBT驱动电路相连,第三个驱动电路由四个型号均为M57962L的驱动芯片U21、U23、U25、U27及其外围电路组成，驱动芯片U2UU23、U25、U27的接法与驱动芯片U3、U5、U7、U9的接法相同；每个驱动芯片M57962L都有三个输出端,第一个输出端是M57962L的I脚,通过稳压管和二极管与相应的IGBT的集电极相连，第二个输出端是M57962L的5脚,通过栅极电阻与相应的IGBT的栅极相连,第三个输出端是M57962L的两个供电电源连接处，与相应的IGBT的发射极相连；IGBT保护电路由型号为CD4072的四输入或门芯片U28、型号为CD4078的八输入或门芯片U29和型号为CD4071 二输入或门芯片U30组成；IGBT Q1、Q2, Q3、Q4的故障信号由光耦U2、U4、U6、U8的8脚输出，分别作为四输入或门芯片U28的输入信号，IGBTQ5, Q6、Q9、Q10、Q7、Q8、Qll、Q12的故障信号分别由光耦UlU U13、U15、U17、U20、U22、U24、U26的3脚输出,分别作为八输入或门芯片U29的输入信号,或门芯片U28的I脚和或门芯片U29的I脚输出的信号分别作为二输入或门芯片U30的输入信号,或门芯片U30的3脚的输出信号接到DSP系统。本专利技术具有的有益效果是:1、采用两次升压的方法产生高压脉冲，在整流、滤波后利用Boost电路进行一次升压，提高了变压器初级的输入电压，可有效减少串联的脉冲变压器的个数，以减少整个系统的体积。2、利用多个铁基纳米晶磁环次级串联连接的方式绕制的脉冲变压器,可以大大减小对变压器功率的要求，而且相较于传统的以铁氧体等常规材料作为磁芯绕制的脉冲变压器,可大大减少绕组匝数,实现变压器的小型化。3,Boost电路和逆变电路的控制信号都由DSP系统发出，可以减少高压脉冲对PWM控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两次升压式的高压脉冲电源，其特征在于，包括主电路和控制电路；其中：1）主电路：包括整流电路、滤波电路、Boost电路、逆变电路、缓冲电路、脉冲变压器和脉冲整流电路；220V交流电依次与整流电路、滤波电路、Boost电路、逆变电路、脉冲变压器和脉冲整流电路连接，最后由脉冲整流电路输出高压脉冲，逆变电路还与缓冲电路连接；2）控制电路：包括DSP系统、三个PWM放大电路、三个IGBT驱动电路和IGBT保护电路；DSP系统发出三路PWM信号，通过各自的PWM放大电路后与各自的IGBT驱动电路相连，一路PWM信号用于控制Boost电路中的IGBT，另外两路PWM信号分别用于控制逆变电路中两个桥臂上的IGBT；Boost电路和逆变电路与DSP系统之间连接IGBT保护电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，江婷婷，王海军，黄康，盖玲，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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