[实用新型]基于三极点火开关的高电压脉冲发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种脉冲发生器。

背景技术

现有的高电压脉冲发生器一般是由五部分组成，参见说明书附图中的图1，其工作原理图如说明书附图中的图1所示。

直流充电装置(即充电回路)，它由高压变压器T₂，调压器T₁，高压整流器(例如高压整流硅堆)D，限流电阻(充电电阻)Ro和储能电容C所组成，它的作用是把电网中的电能经过整流装置变成直流电，送到电容器中储存起来。

放电回路是整个装置的核心部分，它由储能电容器C，连接各元件的传输线lo，起开关作用的隔离间隙G及负载F(即液体放电室)等所组成。由触发回路接通放电回路，使已经充满电的电容器对负载放电，使负载获得极大的电流和功率。

触发回路，又称触发装置，它是一个能产生高电压(几十kV)触发脉冲的电压发生器。它是主回路需要放电时，由控制回路送出一个信号去启动触发回路，触发回路再送出一个脉冲电压，使隔离间隙击穿，接通放电回路。

测量装置主要用于测量冲击电流和冲击电压。

控制回路，它的作用主要是控制以上各部分按顺序动作。

隔离间隙在冲击大电流装置中起重要的作用，它可以把充电回路和主放电回路分离开，以保证充电回路能顺利地完成对电容器组的充电。当电容器组充好电以后，又能通过它迅速接通放电回路，以保证电容器组上储存好的能量在很短的时间内(一般在几十ns到几十us之内)泄放出来，在负载上产生很大的冲击电流，以达到预期的目的。

由于冲击大电流装置所产生的电流非常大，一般在几十kA到几MA或更大些，而且电压高(几十kV)，冲击大电流装置要求连续工作，动作比较频繁；通过负载的电流上升陡度的要求很高，一般在几ns到几us的时间内，要求电流达到最大值。这就要求开关时间短，即间隙的放电速度快。因而一般的隔离刀闸和油开关都不能满足以上要求，一般常用的有球间隙(即三电极间隙)、场畸变间隙、薄膜间隙及激光间隙或特殊电子开关等。

在放电回路中常用的开关元件有旋转开关、引燃管、真空开关、固体介质开关等，其中旋转开关机构简单，耐用，但电感大；真空开关可取较高的击穿强度，间隙距离小，电感低，但它需要抽真空系统，使用不方便，而且寿命也不够长；固体介质开关的电极距离小，电感低，但每次放电后必须更换固体介质薄膜，不能用于重复频率的场合。

用电容充放电的方法，单个脉冲的能量比较大，是目前国内取得高电压脉冲的最常用方法，广泛引用在液电成形、海洋火花震源、陆地火花震源、体外冲击波碎石、液电清沙和清垢和高压放电基因枪等各个尖端领域。

但是，对于需要单个脉冲能量比较小的领域，例如：液体产品的灭菌领域，现有的脉冲发生器的输出信号不能够满足需求。

实用新型内容

为了解决现有的脉冲发生器的单个脉冲能量大的问题，本实用新型提供了一种基于三极点火开关的高电压脉冲发生器。

本实用新型的基于三极点火开关的高电压脉冲发生器包括：

升压电路，用于将输入的220V交流电压转换成高于30kV的直流电压输出给放电电容；

高压脉冲控制电路，用于产生控制高压脉冲的控制脉冲信号输出给放电回路的三级点火开关；

限流电阻、放电电容和放电回路，

放电回路包括放电硅堆、电感、负载和三极点火开关；

升压电路的直流电压负极输出端为电源地，所述升压电路的直流电压正极输出端连接限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端同时连接放电电容的一端和三极点火开关的实心电极，所述放电电容的另一端连接电源地，所述三极点火开关的空心电极同时连接放电硅堆的阴极和负载的一端，所述放电硅堆的阳极连接电源地，所述负载的另一端连接电源地，所述三极点火开关的触发针连接高压脉冲控制电路的脉冲信号输出端。

本实用新型采用产生30kV以上的直流高压，然后对其进行处理，充电到一个放电电容上，通过三极点火开关实现导通和关断，产生高压脉冲。

本实用新型采用的电容充放电和三极点火开关的方法得到高电压脉冲的方法有以下几点好处：

(1)可以得到最陡的高电压脉冲前沿。通过对充电电容的迅速放电，可以得到极陡的脉冲前沿。在三级点火开关导通的瞬间，脉冲电容器的电压几乎完全施加在负载上，因此放电开关的高导通速度直接决定了脉冲前沿的高陡度。(2)可以控制高电压脉冲的能量。(3)采用三极点火开关作为放电控制开关，具有通流能力大，工作可靠，调节及检修方便，受环境温度影响小等特点。