[发明专利]一种冲击磁铁的脉冲电源

说明书

本发明提供一种冲击磁铁的脉冲电源，包括与所述冲击磁铁的两端相连且依次串联的稳压电源、开关控制模块和并联波形成形模块，所述开关控制模块包括与稳压电源的一端相连的至少一个MOS开关管，并联波形成形模块包括至少一组彼此并联的主电阻与主电容。本发明的冲击磁铁的脉冲电源基于LRC二阶混联电路，避免了先充电再放电的脉冲电源工作模式，并采用MOS开关管作为电流开关，MOS开关管导通电路形成阶跃响应的同时产生脉冲电流的前沿及平顶，MOSFET开关关断形成脉冲电流后沿，使得该脉冲磁铁电源的重复频率可以达到百千赫兹甚至上兆赫兹。

技术领域

本发明属于粒子加速器脉冲功率技术领域，具体涉及一种冲击磁铁的脉冲电源。

背景技术

X射线自由电子激光装置(XFEL)由于其具有更高的亮度，更好的相干性等优点，使其成为下一代同步辐射光源的技术方案。自由电子激光主要由直线加速器和波荡器组成。直线加速器生成品质优良的电子束流，电子束流经过波荡器时产生周期性的运动从而生成满足需求的相干光。为了满足不同实验用户的用光需求，一般自由电子激光有若干条波荡器线。电子束流分配到不同的波荡器线是通过束流分配系统实现的，束流分配系统的作用就是将直线加速器的电子束流按时间结构分配输送到多条波荡器线。束流分配系统有效提高了直线加速器束流的利用效率，扩展了实验用户可以使用的光束线站数量，提高了大科学装置的运行效率。

现有的束流分配系统往往采用冲击磁铁和切割磁铁的组合方式。其中，切割磁铁提供比冲击磁铁强得多的磁场，可以实现电子束流的大角度偏转，但是切割磁铁磁场的建立时间比较慢，或者是直流磁场。冲击磁铁能提供快上升和下降时间的矩形或半正弦磁场脉冲，但是脉冲磁场都比较弱，因此只能提供小角度的束流偏转。

传统的冲击磁铁的脉冲电源常用方案包括：闸流管开关、传输线放电型[池云龙，王玮等，CSNS引出冲击磁铁脉冲电源设计,中国物理C 2008 32]、LC谐振放电型[范学荣，陈志豪等，SSRF储存环注入脉冲电源的设计，核技术，2006 29]以及固态感应叠加型[刘超，尚雷等，感应叠加型固态冲击磁铁脉冲发生器设计与实验,中国物理C，2008 32]。现有的冲击磁铁的脉冲电源在电路形式上都是采用先充电储能然后触发放电电路导通形成脉冲波形的形式，这种电路形式一般采用直流电流源给储能部件充电，因此，脉冲电源在工作的每个周期都包含了充电时间与放电时间，这种设计方案使得脉冲电源的重复频率很难高于数千赫兹。

发明内容

本发明专利提出了一种冲击磁铁的脉冲电源，以提高冲击磁铁的脉冲电源的重复频率。

为了实现上述目的，本发明提供一种冲击磁铁的脉冲电源，包括与所述冲击磁铁的两端相连且依次串联的稳压电源、开关控制模块和并联波形成形模块，所述开关控制模块包括与稳压电源的一端相连的至少一个MOS开关管，并联波形成形模块包括至少一组彼此并联的主电阻与主电容。

所述MOS开关管的源极和栅极分别通过一触发板相连。

每个MOS开关管的栅极上分别设有一电流互感器。

所述稳压电源为负极性直流稳压电源，且所述MOS开关管为NMOS管。

所述MOS开关管的数量为多个，所述彼此并联的主电阻与主电容的数量等于MOS开关管的数量，且每一组彼此并联的主电阻与主电容分别与开关控制模块的其中一个MOS开关管的漏极相连。

所述主电阻上分别并联一个可调电阻，且所述主电容上分别并联一个可调电容。

所述稳压电源与一储能滤波模块并联，储能滤波模块包括彼此并联的一个储能电容和若干个滤波电容。

所述储能滤波模块还与一高压探头并联。

所述冲击磁铁的脉冲电源还包括与所述冲击磁铁的两端通过高压电缆相连的能量泄放模块，所述能量泄放模块包括彼此串联的泄放电阻和泄放二极管。