[发明专利]高压方波形成装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压电领域，特别涉及一种快前沿、宽脉宽且脉宽可调的高压方波形成装置和方法。

背景技术

目前应用比较多的是通过采用脉冲形成线方法来形成高压方波，例如，通过多级脉冲形成线的串叠，实现高压方波的输出。

脉冲形成线方法实现比较复杂，产生的方波幅值电压较低，并且方波脉宽有限，如果要增加方波的幅值电压，必须采用更高电压等级电缆，如果要增加方波的脉宽，需要增加电缆的长度，这会增加方波形成装置的体积及成本，降低装置的性能。

鉴于现有的高压方波形成方法存在的各种弊端，有必要提出一种新型的高压方波形成方法。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提出一种新型的高压方波形成方案，并且该高压方波的幅值和脉宽方便调节。

本发明实施例的一个方面提供了一种高压方波形成装置，包括：脉冲形成电路和延时截断电路；脉冲形成电路用于形成阶跃波信号，并输出到延时截断电路；延时截断电路用于将阶跃波信号截断，以便得到高压方波。

脉冲形成电路包括：主电容、主开关、电感和负载；主电容、主开关、电感和负载依次串联形成一闭合回路，主电容与负载的连接处接地；主电容被充电至一定电压时通过主开关和电感对负载放电，形成阶跃波信号。

通过改变主电容的充电电压来调节该阶跃波信号的幅值，以便相应调节高压方波的幅值。

延时截断电路包括：微分电路、延时电路和截断电路；微分电路用于采集脉冲形成电路形成的阶跃波信号，并形成微分信号；延时电路用于根据高压方波的脉宽对微分信号进行延时；截断电路用于经延时微分信号的触发，将阶跃波信号截断，以便得到高压方波。

微分电路包括：微分电容和同轴电缆；其中，微分电容包括：传输线外筒、传输线内筒、位于传输线外筒上的绝缘尼龙套和位于绝缘尼龙套上的圆盘形电极；圆盘形电极的末端与同轴电缆的内芯相连；当微分电路采集的阶跃波信号对传输线内筒放电时，在同轴电缆的末端得到一个微分信号。

截断电路包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路、IGBT、脉冲变压器和三电极开关；延时微分信号触发IGBT驱动电路驱动IGBT，IGBT的输出提供给脉冲变压器，脉冲变压器使三电极开关闭合，以便截断脉冲形成电路形成的阶跃波信号，在脉冲形成电路的负载上形成高压方波。

通过改变延时电路的延时时间来调节高压方波的宽度。

本发明实施例的另一个方面提供了一种高压方波形成方法，包括：采用脉冲形成电路形成阶跃波信号；采用延时截断电路将阶跃波信号截断，以便得到高压方波。

脉冲形成电路包括：主电容、主开关、电感和负载；主电容、主开关、电感和负载依次串联形成一闭合回路，主电容与负载的连接处接地；主电容被充电至一定电压时通过主开关和电感对负载放电，形成阶跃波信号；通过改变主电容的充电电压来调节该阶跃波信号的幅值，以便相应调节高压方波的幅值。

延时截断电路包括：微分电路、延时电路和截断电路；微分电路采集脉冲形成电路形成的阶跃波信号，并形成微分信号；延时电路根据高压方波的脉宽对微分信号进行延时，通过改变延时电路的延时时间来调节高压方波的宽度；截断电路经延时微分信号的触发，将阶跃波信号截断，以便得到高压方波。

本发明提出了一种新型的高压方波形成方案，通过脉冲形成电路形成阶跃波信号，利用延时截断电路将阶跃波信号截断，以便得到高压方波，该方案简单、易于实现；并且，通过改变脉冲形成电路中主电容的充电电压可以调节高压方波的幅值，通过改变延时截断电路中的延时电路的延时时间可以调节高压方波的宽度，在不增加方波形成装置的体积和成本的情况下，就可以方便地实现方波参数的调节。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高压方波形成装置一个实施例的结构示意图。

图2为本发明高压方波形成装置另一个实施例的结构示意图。

图3为本发明微分电路一个实施例的结构示意图。

图4为本发明主电容的充电电压为10kV时微分电路的输出示意图。

图5为本发明测量用电阻分压器分压比为700时截断电路的输出示意图。