[发明专利]一种多级磁脉冲压缩电源

说明书

本发明属于电源技术领域，提供了一种多级磁脉冲压缩电源主要由两个部分组成：低压和高压部分。低压部分主要有主储能电容、主开关。高压部分主要有可饱和变压器、磁开关、储能电容和电抗器。低压部分的主开关接在可饱和变压器的原边的两端，同时可饱和变压器的一端连接着主储能电容。高压部分的可饱和变压器的副边接在储能电容器的两端，储能电容器一端接有磁开关和电抗器。本发明的多级磁脉冲压缩电源可以控制脉冲的电压幅值、脉冲的重复频率。

技术领域

本发明涉及一种多级磁脉冲压缩电源，属于电源技术领域。

背景技术

脉冲功率技术产生于20世纪30年代，是一门研究高电压、大电流、大功率脉冲产生、传输和应用的技术。它研究不同形式的能量存储方法，将所存储的能量转换为大功率的方法，脉冲的传输及测量方法，以及适用于不同工作条件的开关等。传统高重复频率、长寿命脉冲发生器要么是基于电容储能和闭合开关，要么是基于电感储能和断路开关。而基于磁开关的磁脉冲压缩技术是脉冲功率技术领域的近年来很活跃的一个研究方向。它的出现和发展，主要是为了克服火花间隙开关、闸流管、晶闸管等大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。火花间隙开关是气体放电开关，电极侵蚀和绝缘老化将影响其使用寿命，而气体绝缘恢复时间也使其重复工作能力受到限制：晶闸管的阻断电压、峰值电流、电流上升率等参数则远远不能满足大功率系统的要求。利用磁脉冲压缩技术，可有效的压缩脉冲宽度及脉冲上升时间，提高电流行货电压幅值，以达到所需的高功率要求，减轻了前级系统的负担，提高寿命和重复频率。

虽然基于磁脉冲压缩技术的电容储能发生器是目前产生高压(10～100kV)、窄脉冲(～100ns)以及高重复频率(～几kHz)脉冲发生器的最理想方案；但是这种基于磁脉冲压缩的发生器的最大的缺点是，多数情况下需要多个压缩级来实现脉宽压缩而且每一级还需要附加磁芯复位电路，随着压缩级数的增加以及重复频率的提高，及时的为每一级磁开关复位变得愈加困难。

近年来，一种新型的磁脉冲压缩网络的应用使得困扰已久的磁开关复位问题得以解决，使得磁开关能够达到很高的重复率，为磁压缩脉冲电源的研制提供了基础。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高效的、经济的、新型的多级磁脉冲压缩电源。

本发明的技术方案：

本发明多级磁脉冲压缩电源主要有两个部分组成：低压和高压部分。低压部分主要有主储能电容、主开关(各类半导体开关)。高压部分主要有可饱和变压器、磁开关、储能电容和电抗器。低压部分的主开关接在可饱和变压器的原边的两端，同时可饱和变压器的一端连接着主储能电容。高压部分的可饱和变压器的副边接在储能电容器的两端，储能电容器一端接有磁开关和电抗器。

所述的低压部分中主开关由脉冲发生器、光电转换模块和驱动电路控制。脉冲发生器采用arm芯片，产生可调脉宽、频率、个数的脉冲，通过光电转换模块将电信号转换成光信号在转换成电信号，输出至驱动电路，产生触发脉冲控制开关的开通与关断，将主储能电容器上存储的能量通过可饱和变压器耦合到副边的储能电容上。

所述的高压部分通过可饱和变压器将主储能电容上的能量耦合到副边的储能电容上。储能电容器上的能量，通过磁开关的饱和，将能量传送给负载，从而实现脉冲的压缩。可饱和变压器和磁开关都是采用非晶态金属环形磁芯，可饱和变压器采用2^#磁芯变比为1：50，原副边绕组为双层绕线采用0.1mm厚的聚四氟膜做隔离层，各30匝。磁开关的采用7^#磁芯，匝数为13。

本发明的有益效果：本发明可以控制脉冲的电压幅值、脉冲的重复频率。

附图说明

图1为多级磁脉冲压缩电源的电路图；