[发明专利]一种节能型窄脉冲高压电源

说明书

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种节能型窄脉冲高压电源。

背景技术

能量密度型脉冲电源要求输出电压脉冲具有窄脉宽、陡前沿特性。在脉冲放电过程中，开关必须承受相当大的电流上升率,有时可达到10000A/μs，显然已接近开关使用极限。英国学者W.S.Melville从“电感饱和后阻抗迅速下降”这一现象中得到启示，指出可以利用可饱和电感制成控制能量流动方向的“磁开关”，利用它可以将脉宽较大的电压脉冲压缩成为具有窄脉宽、陡前沿特性且能量更加集中的脉冲。

窄脉冲电源在很多领域都获得了广泛的应用，包括无损检测、脉冲电镀、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧制取和表面热处理等。在军事上,脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。现有窄脉冲电源应用在具备显著电容特性的高压负载上时存在能耗高的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种节能型窄脉冲高压电源，在电源电路中增加能量回收利用电路、能量转移利用电路，解决磁压缩技术脉冲电源在具备显著电容特性的高压负载上能量再利用的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种节能型窄脉冲高压电源，包括充电电路、脉冲发生电路、典型脉冲压缩电路、负载LC1；所述脉冲发生电路的正输出端与典型脉冲压缩电路的正输入端相连、所述典型脉冲压缩电路的正输出端与负载LC1的一端相连；还包括能量回收利用电路、能量转移利用电路；所述充电电路的正输出端与能量转移利用电路的第一正输入端相连，所述能量转移利用电路的正输出端与脉冲发生电路的正输入端相连；所述能量回收利用电路并联在负载LC1两端；所述能量回收利用电路的正输出端与能量转移利用电路的第二正输入端相连；充电电路的负输出端分别与脉冲发生电路的负输入端、典型脉冲压缩电路的负输入端、负载LC1的另一端、能量回收利用电路的负输出端、能量转移利用电路的负输出端相连。

其中，所述能量回收利用电路包括磁开关MS3和负载LC2，所述磁开关MS3的负输出端与负载LC2的一端相连。

其中，所述负载LC2需定制，一般由LC2上的所需工作电压确定其等效电容量，进而决定负载LC2的体量大小。比如要使Lc1和Lc2上的额定工作电压相等，Lc2的电容量取值则由下公式计算：

C_Lc2＝C_Lc1－2×Q_消耗÷U²

其中：C_Lc2是Lc2的电容量；C_Lc1是Lc1的电容量；Q_消耗是Lc1上消耗的能量和MS3上消耗的能量总和；U是Lc1和Lc2的额定工作电压。

其中，所述能量转移利用电路包括电容C0、二极管D1、二极管D2、二极管D4、电感L1、电感L2；所述电容C0正极与二极管D1负极、二极管D2正极、二极管D4负极相连；所述二极管D2负极与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与脉冲发生电路的正输入端相连；所述二极管D4正极与电感L2的一端相连；所述电容C0负极与充电电路的负输出端相连；所述二极管D1正极与充电电路的正输出端相连。

其中，所述电感L2由可饱和电感替代。

其中，所述能量转移利用电路还包括辅助回收电路；所述辅助回收电路包括电阻R1、二极管D3；所述二极管D3负极与电感L2的另一端相连，所述二极管D3正极与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与电容C0负极相连。

其中，所述典型脉冲压缩电路若干级磁压缩电路相串联构成。

其中，所述磁压缩电路由磁压缩电容C1和磁开关MS1构成，磁压缩电容C1正极与磁开关MS1的的一端相连。

其中，负载工作在负高压情况下，所述充电电路的正输出端和的负输出端方向对调连接在电路中；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4的正负极对调连接在电路中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：