[发明专利]用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器。

背景技术

老炼作为真空灭弧室生产工艺的重要环节,已在电真空领域中得到了广泛应用，对于脉冲老炼技术，根据文献(Xiaoshe Zhai,Wei Zhang,Xiaofei Yao,Distribution of High-Voltage and High Frequency Impulse Breakdown Sparks in Conitioned Contact Surface[C],in proceedings of the 27th ISDEIV,Suzhou,China,pp 33-36.2016.Sep)的研究结果，基于快速前沿的窄脉冲老炼(通常为亚微秒级)，由于单次击穿能量是有限的和可控的，因此抑制了触头的去老炼过程，即，每次脉冲击穿总是能够定位于触头表面的绝缘弱点区域，避免击穿过程在触头表面的局部集中，从而保证了老炼的均匀度。

对于以上脉冲电源的设计，同时满足高输出电压幅值和较快速的脉冲上升沿指标，是一个不小的挑战，因为较高脉冲幅值，意味着较大的变压器绕组规模和绝缘体积开销，由此带来变压器原、副边漏磁和绕组寄生参数的增加，将直接影响到脉冲发生器的工作效率以及输出脉冲的前沿指标；而如果选择减小绕组变比以改善波形指标，又意味着需要提高变压器原边的工作电压，由此会增加原边器件的成本，尤其是影响到脉冲功率技术的核心部件，控制导通开关的选择。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器，该脉冲变压器输出脉冲电压的幅值较高，并且成本较低。

为达到上述目的，本发明所述的用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器包括直流充电电源及若干脉冲变压器组件，其中，各脉冲变压器组件均包括脉冲变压器、续流二极管、储能电容、控制开关、第一磁开关及第二磁开关，其中，脉冲变压器原边绕组的一端与续流二极管的正极及储能电容的一端相连接，储能电容的另一端与控制开关的一端及第一磁开关的一端相连接，第二磁开关的一端与续流二极管的负极、控制开关的另一端及脉冲变压器原边绕组的另一端相连接；

前一个脉冲变压器组件中第一磁开关的另一端与下一个脉冲变压器组件中第一磁开关与储能电容之间的线路相连接，前一个脉冲变压器组件中第二磁开关的另一端与下一个脉冲变压器组件中第二磁开关与控制开关之间的线路相连接，最后一个脉冲变压器组件中第一磁开关的另一端及第二磁开关的另一端分别与直流充电电源的正极及负极相连接；

各脉冲变压器组件中脉冲变压器的副边绕组串联相连接。

控制开关为MOS管开关。

所述用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器的输出脉冲电压为幅值为nV_p，其中，V_p为单个脉冲变压器副边绕组输出脉冲电压的幅值，n为脉冲变压器组件的数目。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的用于真空灭弧室老炼的级联型亚微秒级高压脉冲发生器在具体操作时，采用多台脉冲变压器级联的方式，减少单台脉冲电压器绕组的变比及寄生参数，提高各组输出脉冲的上升沿速率，同时通过各脉冲变压器副边绕组输出脉冲电压的叠加，以提高脉冲变压器输出脉冲电压的幅值，同时各脉冲变压器组件中的脉冲变压器通过第一磁开关及第二磁开关隔离，进而提高脉冲变压器的绝缘可靠性。另外，在实际操作时，本发明通过脉冲变压器原边绕组并联的工作方式，减少了单个脉冲变压器原边绕组的工作电流及工作电压，便于控制开关的触发，以提高脉冲变压器的使用寿命，满足高压脉冲变压器高重复率及长寿命运行的需求。

附图说明

图1为本发明中各脉冲变压器组件中脉冲变压器T的连接示意图；

图2为当脉冲变压器组件的数据为2时，本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：