[发明专利]一种双极性全固态高压脉冲叠加器

权利要求书

1.一种双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，包括充电单元、包含储能电容器和半导体开关的全桥叠加单元、控制单元和驱动单元，所述充电单元分别连接所述全桥叠加单元和所述控制单元、所述驱动单元分别连接所述控制单元和所述全桥叠加单元，其中，所述充电单元用于给所述全桥叠加单元的储能电容器充电，所述控制单元用于输出开关时序，所述驱动单元用于将该开关时序放大后传输给所述全桥叠加单元，以控制所述全桥叠加单元的半导体开关的导通或关断，进而控制所述全桥叠加单元的储能电容器向负载输出双极性高压脉冲。

2.根据权利要求1所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述全桥叠加单元包括多个串联的全桥模块，每个全桥模块包括一个储能电容器和组成全桥结构的四个半导体开关，该四个半导体开关受控于来自于所述控制单元的开关时序并经由所述驱动单元传输的驱动信号进行导通或关断，进而控制所述储能电容器向负载提供正脉冲、负脉冲或零电压。

3.根据权利要求2所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述四个半导体开关选自绝缘栅双极晶体管、门极可关断晶闸管、电力场效应晶体管或集成门极换流晶闸管。

4.根据权利要求2所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述充电单元包括依次连接的交流输入端、第一桥式整流电路、滤波电容C1、H-桥电路、隔直电容C2、变压器组T1和第二桥式整流电路，其中所述滤波电容C1的输出端与所述H桥电路的输入端连接，所述第二桥式整流电路的输出端连接所述全桥叠加单元的储能电容器。

5.根据权利要求4所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述变压器组T1包括多个共原边的变压器M1、M2、…、Mn，所述多个变压器串联后连接所述H-桥电路和隔直电容C2的输出端，每个变压器的副边分别连接所述第二桥式整流电路中的多个整流桥Rec1、Rec2、…、Recn，并且每个变压器对应所述全桥模块中的一个储能电容器，其中n为大于等于2的整数。

6.根据权利要求5所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述控制单元用于测量所述多个变压器的原边电流、所述储能电容器的电压或流经负载的输出电流中的一项或多项。

7.根据权利要求4所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述第一桥式整流电路和所述第二桥式整流电路是由4个二极管组成的桥式电路。

8.根据权利要求1所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述控制单元通过改变开关时序控制所述全桥叠加单元输出标准脉冲波、方波、三角波、锯齿波或正弦波。

9.根据权利要求1所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述驱动单元包括信号调理电路、光纤发射接头、光纤接收接头、开关驱动电路，其中，所述控制单元输出的开关时序经过所述信号调理电路后，驱动所述光纤发射接头将电信号转变为光信号，光信号经由光纤传输至所述光纤接收接头将光信号转变为电信号，所述开关驱动电路将电信号放大后输出到所述全桥叠加单元的半导体开关以控制其导通或关断。

10.根据权利要求1所述的双极性全固态高压脉冲叠加器，其特征在于，所述控制单元选自FPGA、单片机、DSP或CPLD。