[发明专利]一种兆伏级Marx发生器触发系统

说明书

本发明公开了一种兆伏级Marx发生器触发系统，包括：高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈；高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯、初级线圈和次级线圈；次级线圈通过输出端向Marx发生器输出高压触发信号；初级线圈和次级线圈共轭绕制于环形非晶磁芯；初级线圈和次级线圈的数量匹配于并联的高压电缆的数量。本发明一种兆伏级Marx发生器触发系统，通过设置上述设备，保证了中、低能X射线发生装置和基于Marx原理的高压大电流设备放电时刻的一致性，降低了设备抖动，并且提供了快前沿的触发信号输出。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种兆伏级Marx发生器触发系统。

背景技术

在脉冲功率技术领域，作为电容储能方式最典型的高压脉冲产生装置Marx发生器，工作期间伴随很高的dv/dt和di/dt，产生很强的电磁干扰。同时Marx发生器的工作的稳定性，主要取决于开关的击穿性能和触发性能。所以基于Marx发生器装置的其它设备，如中、低能X射线发生装置等，想高可靠稳定工作，就必须要保证有一种既抗干扰又稳定可靠的触发系统，来保证整套设备的稳定性。抗干扰、低抖动和高可靠就是此类系统的重要指标。

《科学技术与工程》第15卷，第16期发表了基于触发回路的Marx装置同步能优化的文章，文中很细致的分析了Marx电路触发脉冲的影响因素。如电缆长度、波阻抗、触发电阻和负载电容等。然而文章只针对三级开关的Marx触发电路做了参数分析，在工程应用中基于Marx原理的大型装置往往十几级或数十几。所以更加需要一种工程上容易实现，比较通用的触发方法。

同时《太赫兹科学与电子信息学报》第15卷，第2期中一篇《低抖动Marx型触发源系统设计与实验》采用的触发源，连续触发Marx系统30次，抖动极差为9.4ns。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的Marx发生器触发技术抖动和前沿无法满足于大型兆伏级Marx发生器的需求，目的在于提供一种兆伏级Marx发生器触发系统，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种兆伏级Marx发生器触发系统，包括：

高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈；

高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯、初级线圈和次级线圈；所述次级线圈通过输出端向Marx发生器输出高压触发信号；

所述初级线圈和次级线圈共轭绕制于所述环形非晶磁芯；所述初级线圈和所述次级线圈的数量匹配于并联的高压电缆的数量。

高压脉冲源配套大型脉冲功率装置，在装置工作期间，会伴随纳秒级高压、大电流瞬变，干扰信号具有分布宽、强度高、频谱特性复杂、耦合途径多等特点，现有技术公开了多种实现Marx发生器触发的方式，然而在应用于更高功率的Marx发生器时，由于高功率器件的隔离安全要求需要满足相应的规范，所以触发设备和Marx发生器之间的距离会增大到100米以上，在这种情况下，现有技术的触发方式的高压线缆长度增大后，会大幅增加触发前沿，提高触发抖动。

在本发明应用时，为了解决上述技术问题，提供了一种快前沿、低抖动的兆伏级Marx发生器的触发系统，通过高压脉冲源提供高压脉冲，这里所述的高压脉冲源可以采用现有技术中的高压脉冲源，不同于现有技术的触发方式，在本发明一个实施例中，采用了通过配备了环形非晶磁芯的高压脉冲变压器的方式实现了高压脉冲与高压触发信号的隔离，在高压脉冲源通过高压脉冲变压器发送高压触发信号时，基于MARX原理的高压大电流设备会放电，放电的反馈电压进入高压脉冲变压器后，环形非晶磁芯会磁性饱和，避免了反馈电压冲击高压脉冲源。