[发明专利]一种高压脉冲发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲电源，具体涉及一种高压脉冲发生装置。

背景技术

作为一种通断的直流电源，脉冲电源的基本工作原理是：首先经过慢储能使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电(或流入能量)，经过储存、压缩、形成脉冲或转化等复杂过程之后的能量形成了脉冲电源，对于脉冲电源的输出脉冲电压波形通常包括输出脉冲电压幅值(要高)、输出脉冲前沿(要陡)以及脉冲重复频率(要高)三个评价指标。

目前实现脉冲电源的方式主要包括：(1)储能放电法：即利用储能元件(如L、C)的充放电实现脉冲输出；(2)逆变法：即利用逆变将直流电变换为脉冲输出以及；(3)斩波法：即利用直流斩波原理输出脉冲电压；其中：

储能放电法结构简单，能获得高压窄脉冲，但脉冲波形不易控制，脉冲参数不易调节；斩波法将直流环节与脉冲信号产生环节分开，产生的脉冲波形好，但是该方法产生的谐波成分大，并且开关原件承受很高的开关电压，具有开关寿命短的缺陷。相较而言，PWM技术结合逆变法可以得到高质量的输出电压波形，而且该方法抑制了较低次数的高次谐频，降低了谐波损耗，扩大了调速范围，简化了主回路，并且操控集中、易于自动化管理。

作为除固、液、气三态以外的第四种物形态，等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的呈电中性的导电性流体。自发明以来，等离体技术在半导体工业、聚合物薄膜、材料防腐蚀、等离子体电子学、等离子体合成、等离子体冶金、等离子体煤化工以及等离子体三废处理等领域被广泛应用，而高频高压电源作为产生等离子体的能量来源，高频高压高性能的脉冲电源的研究因此成为保障等离子技术得以广泛应用的关键之一。

传统的大功率高压电源使用工频变压器升压，电路简单但存在体积大、频率低以及放电效果很不理想的缺陷，而且在高频高压下变压器的绝缘问题较难处理，变压器分布参数(漏电感和匝间分布电容)造成的影响亦不可忽略，且频率越高漏抗越大，因此电源输出功率受到限制。此外，早期的大功率高压电源由于采用磁压缩开关或旋转火花塞来获取高压脉，因而大多比较笨重，不仅操控困难、维修不方便，而且开关寿命短、可靠性亟待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高压脉冲发生装置，旨在提供一种供等离子体发生器的高压大功率的脉冲电源。

本发明采用的技术方案具体为：

一种高压脉冲发生装置，包括依次相连的三相交流电源(1)、整流滤波电路(2)、调压电路(3)、脉冲发生电路(4)、高频变压器(5)、高压侧整流电路(6)和取样输出电路(7)；其中：所述整流滤波电路(2)用于将所述三相交流电源(1)输入的交流电转变为直流电；所述调压电路(3)用于将经所述整流滤波电路(2)转变的直流电在一定电压范围之间调控；所述脉冲发生电路(4)用于将电压经所述调压电路(3)调控的直流电转变为高频低压交流电；所述高频变压器(5)通过设定的参数，将所述高频低压交流转变为高频高压交流电；所述高压侧整流电路(6)用于将所述高频高压交流电整合为高频高压直流电；所述取样输出电路(7)内设有取样电阻，所述取样输出电路(7)的输出端的所述高频高压直流的电压和电流信号经取样电阻输出。

在上述高压脉冲发生装置中，还包括控制电路(8)，所述控制电路(8)与所述调压电路(3)、所述脉冲发生电路(4)以及所述取样输出电路(7)电气连接；其中：所述控制电路(8)接收所述取样输出电路(7)的取样电阻传递的电信号；所述控制电路(8)向所述调压电路(3)传递电信号，对所述调压电路(3)的直流电压的输出电压进行实时调控；以及向所述脉冲发生电路(4)传递电信号，对所述脉冲发生电路(4)的高频交流电的频率进行实时调控。

在上述高压脉冲发生装置中，还包括显示电路(9)，所述显示电路(9)与所述控制电路(8)电气连接；所述显示电路(9)用于显示所述控制电路(8)发送的电信号。

在上述高压脉冲发生装置中，所述调压电路(3)通过电压传感器与所述控制电路(8)电气连接。

在上述高压脉冲发生装置中，所述整流滤波电路(2)采用全桥整流滤波器，用于将所述三相交流电源(1)输入的交流电变为设定值的直流电。

在上述高压脉冲发生装置中，所述脉冲发生电路(4)采用PWM逆变电路。

在上述高压脉冲发生装置中，所述脉冲发生电路(4)通过IGBT和PWM电路与所述控制电路(8)电气连接。