[发明专利]一种极性可调的PFN脉冲发生器

说明书

本发明适用脉冲功率技术领域，具体涉及一种极性可调的PFN脉冲发生器，该PFN脉冲发生器包括依次连接的初级充电单元、可饱和脉冲变压器单元、PFN单元和负载单元；本发明的可饱和脉冲变压器单元的一个线圈组中设置有2个匝数相同，绕向相反的初级线圈以及1个次级线圈2个绕向相反的初级线圈分别依次放电时，次级线圈可以产生极性相反的两个感应电压并输入到一级PFN模块中，调整初级线圈的充电次序，即可调整PFN脉冲的极性。进一步通过次级线圈与LC电路共同使用一个电感，消除了可饱和变压器电感对输出波形和上升时间的影响，保证了输出波形的质量。同时，采用多级PFN模块串联的级联结构，使PFN模块依次叠加进行串联放电，有效提高了PFN脉冲发生器的输出电压。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种极性可调的PFN脉冲发生器，以及模块化的极性可调PFN-Marx脉冲发生器。

背景技术

双极性脉冲在工业领域有着广泛的应用，例如废气废水处理、材料表面改性、脉冲电场不可逆电穿孔消融肿瘤以及大气压等离子体等领域。双极性脉冲发生器目前常采用正负电压源进行充电，或者基于半导体器件的桥式电路来产生双极性脉冲波形。这需要在脉冲发生电路中使用较多的半导体器件、隔离触发回路、不同的时序控制信号、电压隔离装置以及半导体保护电路等组件。大大提高了装置的复杂性和经济成本。现有技术存在不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极性可调的PFN脉冲发生器，旨在解决双极性脉冲发生器的电路过于复杂，以及脉冲发生器在放电过程中可饱和变压器处于反向饱和时对原边造成影响并导致能量损失，这些问题的其中之一。

本发明提供了一种极性可调的PFN脉冲发生器，包括依次连接的初级充电单元、可饱和脉冲变压器单元、PFN单元和负载单元；所述可饱和脉冲变压器单元的一个线圈组包括一个次级线圈和二个匝数相同绕向相反的初级线圈；所述初级充电单元包括两个并联设置且具有独立开关和储能电容的输出端；所述初级充电单元中一个输出端连接线圈组中与次级线圈绕向相同的初级线圈，构成正极性充电单元；所述初级充电单元中另一个输出端连接线圈组中与次级线圈绕向相反的初级线圈，构成负极性充电单元；

所述PFN单元至少包括一级PFN模块；所述可饱和脉冲变压器单元的线圈组数量与所述PFN模块的级数对应；所述可饱和脉冲变压器单元的所述次级线圈作为饱和电感达到饱和状态时，与一级所述PFN模块的初级LC电路共用一个电感；一级所述PFN模块至少包括5组由电感与电容串联构成的LC电路和一个充电磁开关。

本发明还提供一种极性可调的PFN单元所述PFN单元至少包括两级PFN模块；其中，第二级PFN模块连接在所述第一级PFN模块与地线之间，与所述第一级PFN模块构成级联形式；所述可饱和脉冲变压器单元设有第二线圈组为所述第二级PFN模块的供电；所述第二线圈组的次级线圈作为饱和电感，与所述第二级PFN模块的初级LC电路共用一个电感。

本发明的可饱和脉冲变压器单元的一个线圈组中设置有2个匝数相同，绕向相反的初级线圈以及1个次级线圈，分别为2个初级线圈充电时，次级线圈可以产生极性相反的两个感应电压并输入到一级PFN模块中，调整初级线圈的充电次序，即可调整PFN脉冲的极性。同时，将PFN脉冲发生器电路中可饱和变压器副边即次级线圈，作为PFN模块中的LC电路的一部分，通过次级线圈与LC电路共同使用一个电感，消除了可饱和变压器电感对输出波形和上升时间的影响，保证了输出波形的质量。进一步通过在PFN脉冲发生器电路中的PFN单元中采用多级PFN模块串联的级联结构，使每一级PFN模块依次叠加进行串联放电，有效提高了PFN脉冲发生器的输出电压。同时，所有PFN模块中充电用磁开关共用一个磁芯，保证了PFN脉冲发生器充放电的同步性和放电过程中的完全阻断作用。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一级PFN模块的极性可调的PFN脉冲发生器电路结构图；

图2是本发明实施例二提供的多级PFN模块的极性可调的PFN脉冲发生器电路结构图；