[发明专利]一种波前连续可调的冲击高电压发生方法

权利要求书

1.一种波前连续可调的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述方法采用三段串接叠落式高电压发生装置实现，所述装置包括缓变段电压发生单元、渐陡段电压发生单元和陡变段电压发生单元以及通过光纤与之分别连接的监控单元；

所述方法包括下述步骤：

（1）采用缓变段电压发生单元产生缓变上升的连续可调电压波形；

（2）采用渐陡段电压发生单元产生渐陡上升的连续可调电压波形；

（3）采用陡变段电压发生单元产生陡变上升的连续可调电压波形，最终得到波前连续可调的冲击高电压波形。

2.如权利要求1所述的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述缓变段电压发生单元由10级低功率充电组件串接构成，每级低功率充电组件包括低功率反激式拓扑电路，所述低功率反激式拓扑电路由直流电源Ui、功率半导体全控器件S、反激变压器T、高压硅堆D和输出电容C组成；所述直流电源Ui的负极与功率半导体全控器件S的源极连接，正极与反激变压器T的原边连接，反激变压器T的副边与高压硅堆D的阴极连接，高压硅堆D的阳极与输出电容C连接；功率半导体全控器件S的漏极和衬底均与变压器T的原边连接；功率半导体全控器件S的栅极与驱动和光纤接口电路连接；驱动和光纤接口电路通过光纤接至监控单元。

3.如权利要求1所述的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述渐陡段电压发生单元由50级高功率充电组件串接构成；每级高功率充电组件包括高功率反激式拓扑电路，所述高功率反激式拓扑电路由直流电源Ui、至少两个功率半导体全控器件S、至少两个反激变压器T、至少两个高压硅堆D和至少两个高压输出电容C组成；所述直流电源Ui的负极与功率半导体全控器件S的源极连接，正极与反激变压器T的原边连接，反激变压器T的副边与高压硅堆D的阴极连接，高压硅堆D的阳极与输出电容C连接；功率半导体全控器件S的漏极和衬底均与变压器T的原边连接；功率半导体全控器件S的栅极与驱动和光纤接口电路连接；驱动和光纤接口电路通过光纤接至监控单元。

4.如权利要求1所述的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述陡变段电压发生单元由三级电容放电组件串接构成，每级电容放电组件由充电变压器T、充电硅堆D、触发球隙gt、隔离球隙g、充电电阻R、充电保护电阻r、充放电电阻rt和rf、储能电容Cg和输出电容C组成，所述充电变压器T的原边与电源连接，充电变压器T的副边一端与充电硅堆D的阳极连接，充电变压器T的副边另一端通过充放电电阻rt和rf、储能电容Cg、充电电阻R和充电保护电阻r与充电硅堆D的阴极连接构成储能电容Cg的充电回路；所述触发球隙gt、隔离球隙g、储能电容Cg和充放电电阻rt和rf经串并连接后与输出电容C并联构成储能电容Cg的放电回路；所述触发球隙gt与球隙触发和光纤接口电路连接；球隙触发和光纤接口电路通过光纤接至监控单元。

5.如权利要求1所述的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述监控单元由带有数字逻辑控制功能的工业控制计算机、网络交换机、前端接口电路、电/光转换电路和监控软件组成，根据总电压波形生成缓变段电压发生单元、渐陡段电压发生单元和陡变段电压发生单元的控制命令，通过光纤通信发送实时驱动和触发控制信号，并对波前连续可调的冲击高电压发生的全过程进行监控。

6.如权利要求1所述的冲击高电压发生方法，其特征在于，所述步骤（1）中，监控单元根据缓变段电压波形时间离散值生成多脉宽调制信号，通过光纤分别送至缓变段电压发生单元的各级低功率充电组件；每级低功率充电组件对功率半导体全控器件S实施高频通断控制，在功率半导体全控器件S导通期间，直流电源Ui对反激变压器T充磁；在功率半导体全控器件S关断期间，反激变压器T通过高压硅堆D向输出电容C转移磁能，实现对输出电容C的可控充电；

10级低功率充电组件串接构成的缓变段电压发生单元产生上升率小范围连续可调的高电压波形；每级低功率充电组件实现电压上升率连续调节范围为0-0.01kV/us，电压幅值连续调节范围为0-20kV，缓变段电压发生单元具备产生电压上升率0-0.1kV/us，电压幅值0-200kV连续可调电压波形的能力。