[发明专利]程控高压重频纳秒脉冲电源、系统及控制方法

权利要求书

1.程控高压重频纳秒脉冲电源，其特征是，包括：

储能电容、初级电容、第一磁开关、第二磁开关、脉冲变压器及两个次级电容；

所述储能电容通过第一固态开关、单向二极管和电感为初级电容充电，实现谐振充电控制，同时将与初级电容串联的第一磁开关和脉冲变压器的磁芯复位，之后调整控制脉冲变压器的饱和时刻；然后初级电容通过脉冲变压器为与脉冲变压器次级并联的次级电容充电，充电过程中脉冲变压器饱和；

所述脉冲变压器饱和后，与脉冲变压器次级相并联的次级电容与脉冲变压器次级发生震荡，该次级电容电压迅速反转，并与另一个次级电容的电压叠加，作用在第二磁开关上，第二磁开关饱和后，在负载电阻上形成陡前沿高压脉冲；

第一固态开关设置在储能电容与单向二极管之间，在第一固态开关的控制下，储能电容通过单向二极管和电感为初级电容充电；

第二固态开关高压侧与电感及初级电容相连，第二固态开关低压侧接地，第二固态开关完全导通，第一磁开关饱和后，初级电容通过脉冲变压器将能量迅速传递至两个次级电容，同时将第二磁开关复位；

第三固态开关与电阻串联后与第二固态开关并联，初级电容充电完毕后，在第三固态开关的控制下，初级电容通过电阻和脉冲变压器放电，使脉冲变压器的磁芯产生一定的磁通摆幅，控制脉冲变压器饱和所需的磁通量。

2.如权利要求1所述的程控高压重频纳秒脉冲电源，其特征是，还包括续流二极管，所述续流二极管负极与单向二极管负极和电感相连，续流二极管正极接地。

3.如权利要求1所述的程控高压重频纳秒脉冲电源，其特征是，负载电阻还并联有另一单向二极管。

4.程控高压重频纳秒脉冲电源的控制系统，其特征是，包括：

控制器，所述控制器分别与权利要求1-3任一所述的程控高压重频纳秒脉冲电源相连，控制所述电源的工作状态。

5.如权利要求1-3任一所述的程控高压重频纳秒脉冲电源的控制方法，其特征是，包括：

利用第一固态开关控制储能电容通过单向二极管和电感为初级电容充电，同时将与初级电容串联的第一磁开关和脉冲变压器的磁芯复位，之后控制脉冲变压器饱和；

在脉冲变压器饱和后，与脉冲变压器次级相并联的次级电容与脉冲变压器次级发生震荡，该次级电容电压迅速反转，并与另一个次级电容的电压叠加，作用在第二磁开关上，第二磁开关饱和后，在负载电阻上形成陡前沿高压脉冲；

通过控制初级电容充电完毕到第二固态开关开启前的时间间隔来控制脉冲变压器饱和所需的磁通量，达到调整脉冲变压器PT饱和时刻；

或在第二固态开关开通前，先开通第三固态开关，利用电阻限制放电电流，使初级电容能量消耗尽量小，同时使脉冲变压器磁芯产生一定的磁通摆幅。

6.非平衡等离子体设备，其特征是，包括权利要求1-3任一所述的程控高压重频纳秒脉冲电源，该设备利用程控高压重频纳秒脉冲电源产生高频重复脉冲，利用高频重复脉冲放电产生非平衡等离子体。