[发明专利]一种电压倍增器

说明书

本发明公开了一种新型的电压倍增器，依次包括前级电容，晶闸管开关，初级绕组，磁环，次级绕组，主电容，开关，主开关以及负载等主要部件。本发明通过将高压充电电源的最后一级变压器部分与传统Marx发生器主电路相结合，省去了传统Marx发生器电路中的充电电感以及接地(隔离)电感，使得本发明在实现电压倍增效果的同时，电路结构大为简化，对于减小装置的体积重要以及增加可靠性具有重要意义。

技术领域

本发明属于Marx发生器领域，涉及一种新型的电压倍增器。

背景技术

Marx发生器是电力电子以及脉冲功率技术领域常用的电压倍增电路。Marx发生器是并联充电串联放电电路的统称，通过高压直流或者脉冲电源为若干级(假设为n)电容器同时进行充电，充电完成后，连接与各级电容器之间的开关迅速导通，各级电容器相互串联进行放电，从而获得n倍于充电电压的电压倍增。

传统Marx发生器通常包含与级数相同的充电电感以及接地(隔离)电感，在Marx发生器技术达到二十级甚至更多时，由n个电容器及如此多的电感电阻组成的电路就会变得异常复杂，增加了发生故障的概率。同时，在高电压以及脉冲功率技术领域，充电以及接地(隔离)电感需承受与输出电压相同的高压，这种高压通常达到了MV量级，使得充电以及接地(隔离)电感成为了系统中的薄弱环节，极易损坏。而一旦损坏，系统就失去了效能。

发明内容

为了解决传统Marx发生器作为电压倍增器时电路结构繁杂、元器件众多易损坏的问题，本发明提出一种新型的电压倍增器。该电压倍增器电路结构采用将传统Marx发生器中高压充电电源的一部分与Marx发生器主电路相结合的方法，取代传统Marx发生器中的充电电感以及接地(隔离)电感。在不额外增加任何器件的前提下，省掉了全部的充电电感以及接地(隔离)电感，使得系统结构大为简化，极大提升了发生器的运行可靠性。该发明在电工电子以及脉冲功率技术领域具有重要应用价值。

本发明的基本思路是：将高压充电电源中的脉冲变压器改为多次级结构，次级数量与Marx发生器主回路电容器级数相同，每个次级单独为各个电容器进行充电，变压器次级电感兼做充电以及放电隔离电感，从而使得电路结构大为简化。

本发明的技术解决方案是提供一种电压倍增器，其特殊之处在于：包括前级充电单元、多次级脉冲变压器单元、主电容器单元及开关负载单元；

前级充电单元包括前级电容及前级电容放电控制开关；

多次级脉冲变压器单元包括初级绕组、n个闭合磁环及n级次级绕组；初级绕组同时绕制在n个闭合磁环上，每一级次级绕组分别绕制在一个闭合磁环上；每一级次级绕组的匝数大于绕制在同一闭合磁环上初级绕组的匝数；

前级电容、前级电容放电控制开关及初级绕组形成闭合回路；

上述主电容器单元包括n个相互连接的电容及连接在相邻两个电容之间的开关；每个次级绕组的两端分别与各个电容的正负极连接，分别为各个电容进行充电；其中n≥1；

上述负载单元包括主开关及负载；主开关的输入端与主电容器单元的输出端连接，主开关的输出端通过负载接地。

进一步地，n个闭合磁环同轴叠放且相邻两个闭合磁环之间具有间隙。

进一步地，上述前级电容放电控制开关为晶闸管开关。

进一步地，开关采用IGBT，主开关采用气体开关。

本发明的有益效果是：