[实用新型]一种两次升压式的高压脉冲电源

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种高压脉冲电源，尤其是涉及一种两次升压式的高压脉冲电源。

背景技术

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DSP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。

发明内容

    本实用新型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，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型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。

所述的主电路中的整流电路用四个整流二极管D1～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C1、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；Boost电路中的开关管由四个串联的IGBT Q1～Q4组成；Boost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Q10构成一个桥臂，其余的四个IGBT Q7、Q8、Q11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。