专利名称：交流串联谐振脉冲高电压电源的利记博彩app
技术领域：
本发明属于加速器、核聚变、强激光技术，具体地涉及一种交流串联 谐振脉冲高电压电源。
背景技术：
在加速器、核聚变、强激光等研究领域中，脉冲功率技术得到了广泛 的应用，脉冲高电压电源的各项性能指标也有了长足的进步。在脉冲功率 技术的发展中，高电压脉冲电源是一个重要的技术环节，它被用于给脉冲 调制器中的储能电容进行充电，储能电容被充至所需高电压后，在控制信 号的作用下，通过放电开关向负载放电，产生一定宽度的高电压脉冲，不 同的应用场所要求的脉冲宽度和重复频率均可不同。
用于脉冲功率源中的高电压电源的型式和种类很多，国内大多数高电
压大功率调制器，通常采用传统的低频L-C谐振充电模式电源，它的缺点 是体积和重量较大，要有高电压变压器，电子器件要处于几十或上百千伏 的高工作电压之下，因而安全可靠性降低，且纹波和稳定度也不能令人满 意。随着技术的发展和器件的更新，电力电子学中的开关变换技术得到很 好的发展，新型功率开关器件及新的先进的技术路线被广泛采用。
发明内容
本发明目的是提出一种利用L-C谐振特性、提高充电效率、线路简化、 降低故障率，便于维护运行、新型的交流串联谐振脉冲高电压电源。
为达成所述目的，本发明提供交流串联谐振脉冲高电压电源，包含工 频电、变频电源、L-C谐振网路、硅堆整流器、储能电容、电子开关、反 馈电路、触发脉冲电路和控制电路，其中
变频电源的输入端与工频电的输出端连接，变频电源将工频电的交流 电压生成并输出方波电压；L-C谐振网路的输入端与变频电源的输出端连接，L-C谐振网路将变 频电源的方波电压生成并输出交流谐振高电压；
硅堆整流器的输入端与L-C谐振网路的输出端连接，硅堆整流器将 L-C谐振网路的交流谐振高电压生成并输出半波高电压；
储能电容输入端与硅堆整流器的输出端连接，储能电容将硅堆整流器 的半波高电压生成并输出直流高电压；
电子开关的输入端与储能电容输出端连接，电子开关将储能电容的直 流高电压生成脉冲高电压；
反馈电路的输入端与L-C谐振网路的输出端连接，反馈电路将L-C谐 振网路的交流谐振高电压生成并输出用于连锁和控制采样信号；
触发脉冲电路的输入端及输出端分别与电子开关的控制输入端和控 制电路的触发输出端连接，触发脉冲电路接收控制电路的同步触发控制信 号生成并输出控制脉冲信号，用于控制电子开关的断开或闭合；
控制电路的输入端与反馈电路的输出端连接，控制电路将反馈电路的 用于连锁和控制采样信号生成并输出同步触发控制信号，同步触发控制信 号控制变频电源做控制与连锁保护。
优选地，所述变频电源将50Hz的工频电生成所需频率的方波电压。
优选地，所述控制电路输出的同步触发控制信号控制变频电源产生所 需频率方波电压。
优选地，所述L-C谐振网路将变频电源的所需频率的方波电压生成交 流谐振高电压。
优选地，所述L-C谐振网路由谐振电抗器和谐振电容组成。
优选地，所述控制电路输出的同步触发控制信号与电子开关的控制脉
冲信号为同步锁相。
优选地，所述L-C谐振网路的交流谐振高电压为10kV到800kV。 优选地，通过电子开关给储能电容放电，在负载上产生脉冲高电压为
10kv到800kv。
本发明的有益技术效果或优点本发明提出新型的串联谐振高电压电 源主要是利用电路串联谐振的特性和交流充电的规律，把充电电源线路最 大限度的简化，并且尽可能的减小储能因子的体积，提高充电效率。线路的简化可提高电源的工作稳定性，降低故障率，便于维护运行。此种电源 在实际应用中显现出简洁、实用等特点，将会有广泛的应用前景。
图1是交流串联谐振脉冲高电压电源的结构框图2是图1的实施例的原理图3是交流谐振高电压与脉冲高电压的相位关系。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明技术方案中所涉及的各个细节问题。应 指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何 限定作用。
请参见图l，交流串联谐振脉冲高电压电源的结构框图，下面对此种 电源的工作原理、结构及工作过程作较为详细的介绍和分析；图l整套电 源含有工频电l、变频电源2、 L-C谐振网路3、硅堆整流器4、储能电容 5、电子开关6、反馈电路7、触发脉冲电路8、控制电路9。
变频电源2的输入端与工频电1的输出端连接，用于将工频电1的 50Hz交流电压生成3000v左右的所需频率可为25Hz、100Hz、400Hz、1000Hz 或更高频率的方波电压；L-C谐振网路3的输入端与变频电源2的输出端 连接，使L-C谐振网路3的Q值足够大，就能够将变频电源2的方波电压 生成交流谐振高电压，交流谐振高电压的电压值可根据工作需要来定；硅 堆整流器4的输入端与L-C谐振网路3的输出端连接，用于将L-C谐振网 路3的交流谐振高电压生成半波高电压；储能电容5输入端与硅堆整流器 4的输出端连接，用于将硅堆整流器4的半波高电压生成直流高电压；电 子开关6的输入端与储能电容5输出端连接，将储能电容5的直流高电压 生成脉冲高电压；反馈电路7的输入端与L-C谐振网路3的输出端连接， 用于将L-C谐振网路3的交流谐振高电压生成用于连锁和控制采样信号； 触发脉冲电路8的输入端与控制电路9的输出端连接，用于将控制电路9 的同步控制信号去控制触发脉冲电路8，触发脉冲电路8输出端与电子开 关6的另一输入端连接，触发脉冲电路8生成控制脉冲信号用于控制电子
6开关6的断开或闭合；控制电路9的输入端与反馈电路7的输出端连接， 用于将反馈电路7的用于连锁和控制采样信号生成同步触发控制信号；控
制电路9的输出端与变频电源2的输入端连接，控制电路9生成的同步触 发控制信号用于控制变频电源2做控制与连锁保护。所述变频电源2由控 制电路9输出的同步触发控制信号控制产生方波电压。所述控制电路输出 的同步触发控制信号与电子开关的控制脉冲信号为同步锁相。所述L-C谐 振网路的交流谐振高电压为10kV、 30Kv、 50Kv、 100Kv、 150Kv、……800kV 或更高的交流谐振高电压。通过电子开关给储能电容放电，在负载上产生 脉冲高电压在10kV、 30kv、 50Kv、 100Kv、 150Kv、 ...... 800kV或更高的
振脉冲高电压。上面己经对交流谐振高电压、脉冲高电压仅仅是举例，但 不是对本发明的限定，本发明交流谐振高电压、脉冲高电压可根据工作频 率的需要，采用高Q值的谐振电抗器、谐振电容器进行串联谐振，并由高 压电子开关进行放电来具体实现。
请参见图1和图2，图2示出交流串联谐振脉冲高电压电源的原理图， 变频电源2由全桥逆变电源F和励磁变压器B组成；L-C谐振网路3由谐 振电抗器L和谐振电容Cl组成；硅堆整流器4由整流硅堆D和硅堆限流 电阻R1组成；储能电容5采用高电压储能电容C4;电子开关6为电子开 关K (图2示出)；反馈电路7、触发脉冲电路8和控制电路9包含在控 制电路中，控制电路还含有直流分压电阻R2和R3和负载电阻R4、交流分 压电容C2和C3。
图2中的励磁变压器B为谐振电抗器L与谐振电容C1组成的串联谐 振回路提供激励电压，谐振回路的谐振频率/。如下表示
/= 1
式中L为谐振电感，C,为谐振电容。
L-C谐振网路3产生的交流谐振高电压经过硅堆整流器4为储能电容 5充电至所需直流高电压。
本发明的交流串联谐振高电压电源设备由变频电源2提供所需的频率 为f。的交流电压；变频电源2采用交-直-交的变频方式，即将三相工频电 1的电压变为直流电压后，经过全桥逆变电源F再将直流变为频率可调的交流方波电压。由于逆变电源是在无输入变压器下应用简单的控制技术对
功率器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极晶体管) 进行驱动和保护，因而变频电源2输出效率很高，可达98%以上。
全桥逆变电源F的可变频率的方波电压的幅度不变，而宽度可调，从 而可控制方波电压基波分量的大小；全桥逆变电源F输出的方波电压馈入 励磁变压器B的初级，励磁变压器B的次级提供给由谐振电抗器L与谐振 电容Cl构成的串联谐振网路，并为L-C谐振网路3提供所需的激励电压。
利用串联谐振的特性，全桥逆变电源F的激励方波电压的基波分量的 幅度被谐振回路自动提升到所需的高电压数值，能量储于回路之中，然后 通过硅堆整流器4采用二极管向储能电容5充电。储能电容5通过电子开 关6进行重复的充放电过程，即可得到所需的工作脉冲高电压。若谐振频 率f。为脉冲重复工作频率f的整数倍N时(N为l、 2、 3 )，工作脉冲
将锁定在交流谐振高电压的某合适相位，交流谐振高电压与脉冲高电压的 相位关系可见图3。
图1中的三相交流工频电，经过图2中变频电源F，将50Hz的工频变 为所需的高频率方波电压，例如所述方波电压频率为400Hz时，经过励磁 变压器B升压，与谐振电抗器L、谐振电容Cl组成的谐振网路的固有频率 产生谐振，固有频率为400Hz，在谐振电容C1上产生交流谐振高电压，整 流硅堆D与电阻R1串联连接，整流硅堆D的一端与交流分压电容C3的一 端连接，硅堆限流电阻R1的一端与高电压储能电容C4的一端连接，交流 谐振高电压经过整流硅堆D给高电压储能电容C4充电，交流分压电容C2 和C3串联后与谐振电容Cl并联连接，用于对交流谐振高电压进行分压， 直流分压电阻R2和R3串联后与谐振电容C4并联连接，电子开关K在触 发控制脉冲信号控制下在交流谐振高电压的适当相位导通(详见图3)， 在负载电阻R4上产生脉冲高电压。
图3中的交流谐振高电压与脉冲高电压的相位关系由控制电路控制 电子开关k的触发控制脉冲信号与L-C谐振网路3的交流谐振高电压同步 锁相，使负载电阻R4上的脉冲高电压在谐振高电压的顶部产生。
本发明的一个实施例是一直线加速器速调管高压电源，采用本发明一 交流串联谐振脉冲电压电源，L-C谐振网路的交流谐振高压大约85kv，谐振频率100HZ，在负载上产生脉冲高压大约70kv，给速调管提供高压， 工作稳定，整机效率达到89.3%，该装置的技术指标如下
L-C谐振频率100HZ; 高压脉冲幅度0—100KV可调； 高压脉冲宽度0—lms; 高压脉冲重复次数l一50次/秒。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所公开的技术范围内，可理解想 到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保 护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
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权利要求
1、一种交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在于包含工频电、变频电源、L-C谐振网路、硅堆整流器、储能电容、电子开关、反馈电路、触发脉冲电路和控制电路，其中变频电源的输入端与工频电的输出端连接，变频电源将工频电的交流电压生成并输出方波电压；L-C谐振网路的输入端与变频电源的输出端连接，L-C谐振网路将变频电源的方波电压生成并输出交流谐振高电压；硅堆整流器的输入端与L-C谐振网路的输出端连接，硅堆整流器将L-C谐振网路的交流谐振高电压生成并输出半波高电压；储能电容输入端与硅堆整流器的输出端连接，储能电容将硅堆整流器的半波高电压生成并输出直流高电压；电子开关的输入端与储能电容输出端连接，电子开关将储能电容的直流高电压生成脉冲高电压；反馈电路的输入端与L-C谐振网路的输出端连接，反馈电路将L-C谐振网路的交流谐振高电压生成并输出用于连锁和控制采样信号；触发脉冲电路的输入端及输出端分别与电子开关的控制输入端和控制电路的触发输出端连接，触发脉冲电路接收控制电路的同步触发控制信号生成并输出控制脉冲信号，用于控制电子开关的断开或闭合；控制电路的输入端与反馈电路的输出端连接，控制电路将反馈电路的用于连锁和控制采样信号生成并输出同步触发控制信号，同步触发控制信号控制变频电源做控制与连锁保护。
2、 根据权利要求1所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在 于所述变频电源将50Hz的工频电生成所需频率的方波电压。
3、 根据权利要求2所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在 于所述控制电路输出的同步触发控制信号控制变频电源产生所需频率方 波电压。
4、 根据权利要求1所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在 于所述L-C谐振网路将变频电源的所需频率的方波电压生成交流谐振高电压。
5、 根据权利要求1所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在于所述L-C谐振网路由谐振电抗器和谐振电容组成。
6、 根据权利要求l所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在 于所述控制电路输出的同步触发控制信号与电子开关的控制脉冲信号为 同步锁相。
7、 根据权利要求l所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在于所述L-C谐振网路的交流谐振高电压为10kV到800kV。
8、 根据权利要求1所述的交流串联谐振脉冲高电压电源，其特征在于通过电子开关给储能电容放电，在负载上产生脉冲高电压为10kv到800kv。
全文摘要
本发明是交流串联谐振脉冲高电压电源，含有工频电、变频电源、L-C谐振网路、硅堆整流器、储能电容、电子开关、反馈电路、触发脉冲电路、控制电路，50Hz工频交流电经过变频电源变成所需频率的方波电压并升压，变频电源与L-C谐振网路组成的谐振回路产生交流谐振高电压，再经过硅堆整流器给储能电容充电，电子开关在触发脉冲控制下在交流谐振高电压的适当相位导通，在负载电阻上产生脉冲高电压。本发明利用电路串联谐振的特性和交流充电的规律，把充电电源线路最大限度的简化，并且尽可能的减小储能因子的体积，提高充电效率。线路的简化可提高电源的工作稳定性，降低故障率，便于维护运行。
文档编号H02M9/00GK101662232SQ20091013676
公开日2010年3月3日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年2月19日
发明者乔际民, 远 姚, 张宗花, 徐新安, 健 李 申请人:中国科学院高能物理研究所