[发明专利]基于多路IGCT并联的液相脉冲放电系统

说明书

技术领域

本发明涉及高功率脉冲技术，特别是指一种多路IGCT并联的液相脉冲放电系统，属于脉冲电源领域。

背景技术

目前，海洋地震勘探使用的液相脉冲等离子体电源普遍采用电容储能，通过大功率半导体开关(如IGCT)进行放电，解决了使用火花隙开关产生脉冲输出不稳定和开关寿命短的问题。在海洋环境下，液相脉冲等离子体电源工作在10kV以下，要提高电源输出功率，可行的途径是提高放电电流。目前，半导体开关器件耐流限制一般在几十kA，因此使用单一开关或单一串联开关无法完成数百kA的大电流放电。

发明内容

本发明提供一种多路IGCT并联的液相脉冲放电系统。采用多个开关并联使用可以解决大电流放电的问题，并且达到了同步触发开关和均匀分流。

一种多路IGCT并联的液相脉冲放电系统，包括至少两个相互并联的放电回路，每一回路中限流电感、储能电容、续流二极管、IGCT开关和脉冲传输线依次相连，其中每一回路中的脉冲传输线的高压输入端接到其所在回路的IGCT开关的输出端，脉冲传输线的低压输入端交错连接到其他回路的储能电容低压端。

所述的每一路的限流电感有两个，可为空心电感，也可含有磁芯，分别串联在储能电容的高压输入端和低压输入端，起到限流的作用。

所述的每一路的储能电容可由一个或多个低感固态脉冲储能电容串并联构成。

所述的每一路的续流二极管可由一支二极管组成或多支二极管串联组成，并联在储能电容的两端，起到消除放电回路中电流震荡的作用。

所述的每一路的IGCT开关可由一支IGCT或多支IGCT串联组成，均由外部触发电路进行触发。

所述的每一路的脉冲传输线为高压同轴电缆或其他高压缆线，脉冲传输线的高压输入端分别接到该回路的IGCT输出端，低压输入端依次交错连接到其他回路中储能电容的低压端。

所述的每一路的IGCT阳极与储能电容的高压端，以及续流二极管的阴极相连，产生正极性高压脉冲输出。

所述的每一路的IGCT阴极与储能电容的高压端，以及续流二极管的阳极相连，产生负极性高压脉冲输出。

本发明液相脉冲放电系统工作过程如下：高压直流通过限流电感对储能电容进行充电，充电完成后，外部触发电路同步触发并联的多个IGCT开关，大电流通过脉冲传输线加载到负载。

本发明的采用多个IGCT开关并联，通过脉冲传输线低压端的交错连接，使得每一路传输线的输入阻抗相等，起到对每一路IGCT开关进行均匀分流的作用。

附图说明

图1为本发明一种实施方式产生正高压脉冲输出的电路图；

图2为本发明另一种实施方式产生负高压脉冲输出的电路图。

具体实施方式

图1为本发明产生正高压脉冲输出的电路图。如图所示，一种多路IGCT并联的液相脉冲放电系统，该系统可以由两路或两路以上的放电回路并联构成。每一路的元器件，包括限流电感1、储能电容2、续流二极管3、IGCT开关4和脉冲传输线5依次相连。每一路的限流电感1有两个，分别串联在储能电容2的高压输入端和低压输入端，起到限流的作用，可为空心电感，也可含有磁芯。储能电容2可由一个或多个低感固态脉冲储能电容串并联构成。续流二极管3并联储能电容2的两端，可由一支二极管或多支二极管串联组成。每一路的IGCT开关4串联在脉冲电容2和脉冲传输线5之间，可由一支IGCT或多支IGCT串联组成，均由外部触发电路进行触发。IGCT开关4的阳极与储能电容2的高压端，以及续流二极管3的阴极相连。每一路的脉冲传输线5为高压同轴电缆，脉冲传输线5的高压输入端分别接到该回路IGCT开关4的阴极，低压输入端依次交错连接到其他回路的储能电容2的低压端。

本实施例中，图1为产生正高压脉冲输出的电路图。如图所示，由两路IGCT开关并联控制的液相脉冲放电系统。高压直流通过4个限流电感1对一对并联的储能电容2进行充电。每一路的限流电感1有两个，分别串联在储能电容2的高压输入端和低压输入端，起到限流的作用。储能电容2可由一个或多个低感固态脉冲储能电容串并联构成。当充电完成后，外部触发电路同步触发并联的两个IGCT开关4，大电流通过脉冲传输线5加载到负载。其中，续流二极管3并联储能电容2的两端，起到消除放电回路中电流震荡的作用。每一路的IGCT开关4的阳极与储能电容2的高压端，以及续流二极管3的阴极相连。每一路的脉冲传输线5为高压同轴电缆，脉冲传输线5的高压输入端分别接到该回路IGCT开关4的阴极，低压输入端交错连接到另一个回路中储能电容2的低压端。

图2为本发明产生负高压脉冲输出的电路图，基本原理与图1相同，主要不同在于：每一路的IGCT开关4的阴极与储能电容2的高压端，以及续流二极管3的阳极相连。