[发明专利]一种双脉冲电源及其工作方法

说明书

本发明属于双脉冲电源技术领域，涉及一种双脉冲电源及其工作方法，该双脉冲电源包括两路低电压回路、时序控制单元、脉冲变压器、次级高压电容器和磁压缩网络；脉冲变压器包括初级绕组和次级绕组；两路低电压回路均包括直流电源模块、充电电阻、初级储能电容器、主开关及续流二极管，两个主开关采用可控半导体开关；两路续流二极管均与初级绕组连接；次级绕组通过整流二极管串联在次级高压电容器的高压端；时序控制单元的输出端分别与两路主开关连接；磁压缩网络通过充电电感并联在次级高压电容器两侧。本发明解决了现有双脉冲电源技术路线中电路工作电压高、时序控制精度低以及输出脉冲参数难以调节的问题。

技术领域

本发明属于双脉冲电源技术领域，涉及一种双脉冲电源及其工作方法。

背景技术

双脉冲方法是一种测试介质动态绝缘恢复特性，或重复频率脉冲电源系统中重要组件(开关、绝缘等)和负载应用(激光腔、微波源、离子束等)工作性能的实验方法。其工作原理是将波形参数完全相同，时间间隔灵活可调的两个高电压脉冲施加于被试对象上，第一个脉冲用于引导介质发生放电，通过考核第二个脉冲的放电参数并以此来表征介质的击穿和绝缘恢复特性。双脉冲方法具有“伪重频”的工作特性，非常适合用于探究重复频率工作条件下的介质击穿和绝缘恢复的细节特征。

现有双脉冲电源通常使用的技术路线为：首先通过高压直流电源向两个独立储能装置(高压电容器、传输线)缓慢充电，待储能装置电压到达预定值后触发高气压气体开关按照特定的时序导通，产生两个连续的高电压脉冲。这一技术路线存在明显的缺陷，包括：(1)对电路的工作电压和系统元件的绝缘性能要求很高，增加了系统的复杂程度、成本以及安全隐患；(2)使用气体开关作为触发高压脉冲产生的关键开关器件，进一步增加了系统的实现难度和运行成本，并显著降低系统时序控制的准确性；(3)系统输出参数难以调节，灵活性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双脉冲电源及其工作方法，解决了现有双脉冲电源技术路线中电路工作电压高、时序控制精度低以及输出脉冲参数难以调节的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种双脉冲电源，包括第一低电压回路、第二低电压回路、时序控制单元、脉冲变压器、次级高压电容器和磁压缩网络；脉冲变压器包括初级绕组和次级绕组；

第一低电压回路包括第一路电源模块、第一路充电电阻、第一路初级储能电容器、第一路主开关及第一路续流二极管；

第二低电压回路包括第二路电源模块、第二路充电电阻、第二路初级储能电容器、第二路主开关及第二路续流二极管；

第一路主开关和第二路主开关采用可控半导体开关；

第一路续流二极管和第二路续流二极管均与初级绕组连接；次级绕组通过整流二极管串联在次级高压电容器的高压端；

时序控制单元的输出端分别与第一路主开关和第二路主开关连接；

磁压缩网络通过充电电感并联在次级高压电容器两侧。

进一步，磁压缩网络包括若干个阶数的磁压缩单元，每个磁压缩单元包括储能电容器、磁开关和充电电容器，储能电容器和充电电容器通过磁开关连接；

上一阶磁压缩单元的充电电容器同时作为下一阶磁压缩单元的储能电容器。

进一步，磁开关达到磁饱和状态时的电感小于充电电感的电感值。

进一步，第一路电源模块、第二路电源模块及脉冲变压器共地连接。

进一步，时序控制单元的芯片采用AVR单片机。

进一步，脉冲变压器采用Tesla变压器。

进一步，第一路储能电容器和初级绕组构成初级谐振回路，次级绕组和次级高压电容器构成次级谐振电路。