CN113346874A - 一种兆伏级Marx发生器触发系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兆伏级Marx发生器触发系统，包括：高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈；高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯、初级线圈和次级线圈；次级线圈通过输出端向Marx发生器输出高压触发信号；初级线圈和次级线圈共轭绕制于环形非晶磁芯；初级线圈和次级线圈的数量匹配于并联的高压电缆的数量。本发明一种兆伏级Marx发生器触发系统，通过设置上述设备，保证了中、低能X射线发生装置和基于Marx原理的高压大电流设备放电时刻的一致性，降低了设备抖动，并且提供了快前沿的触发信号输出。

Description

一种兆伏级Marx发生器触发系统

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种兆伏级Marx发生器触发系统。

背景技术

在脉冲功率技术领域，作为电容储能方式最典型的高压脉冲产生装置Marx发生器，工作期间伴随很高的dv/dt和di/dt，产生很强的电磁干扰。同时Marx发生器的工作的稳定性，主要取决于开关的击穿性能和触发性能。所以基于Marx发生器装置的其它设备，如中、低能X射线发生装置等，想高可靠稳定工作，就必须要保证有一种既抗干扰又稳定可靠的触发系统，来保证整套设备的稳定性。抗干扰、低抖动和高可靠就是此类系统的重要指标。

《科学技术与工程》第15卷，第16期发表了基于触发回路的Marx装置同步能优化的文章，文中很细致的分析了Marx电路触发脉冲的影响因素。如电缆长度、波阻抗、触发电阻和负载电容等。然而文章只针对三级开关的Marx触发电路做了参数分析，在工程应用中基于Marx原理的大型装置往往十几级或数十几。所以更加需要一种工程上容易实现，比较通用的触发方法。

同时《太赫兹科学与电子信息学报》第15卷，第2期中一篇《低抖动Marx型触发源系统设计与实验》采用的触发源，连续触发Marx系统30次，抖动极差为9.4ns。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的Marx发生器触发技术抖动和前沿无法满足于大型兆伏级Marx发生器的需求，目的在于提供一种兆伏级Marx发生器触发系统，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种兆伏级Marx发生器触发系统，包括：

高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈；

高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯、初级线圈和次级线圈；所述次级线圈通过输出端向Marx发生器输出高压触发信号；

所述初级线圈和次级线圈共轭绕制于所述环形非晶磁芯；所述初级线圈和所述次级线圈的数量匹配于并联的高压电缆的数量。

高压脉冲源配套大型脉冲功率装置，在装置工作期间，会伴随纳秒级高压、大电流瞬变，干扰信号具有分布宽、强度高、频谱特性复杂、耦合途径多等特点，现有技术公开了多种实现Marx发生器触发的方式，然而在应用于更高功率的Marx发生器时，由于高功率器件的隔离安全要求需要满足相应的规范，所以触发设备和Marx发生器之间的距离会增大到100米以上，在这种情况下，现有技术的触发方式的高压线缆长度增大后，会大幅增加触发前沿，提高触发抖动。

在本发明应用时，为了解决上述技术问题，提供了一种快前沿、低抖动的兆伏级Marx发生器的触发系统，通过高压脉冲源提供高压脉冲，这里所述的高压脉冲源可以采用现有技术中的高压脉冲源，不同于现有技术的触发方式，在本发明一个实施例中，采用了通过配备了环形非晶磁芯的高压脉冲变压器的方式实现了高压脉冲与高压触发信号的隔离，在高压脉冲源通过高压脉冲变压器发送高压触发信号时，基于MARX原理的高压大电流设备会放电，放电的反馈电压进入高压脉冲变压器后，环形非晶磁芯会磁性饱和，避免了反馈电压冲击高压脉冲源。

在本发明中，为了满足100米以上的高压脉冲输送需求，通过多个并联的高压电缆来降低输入电感，例如在现有技术中，这种高压脉冲的输出电缆采用标准75Ω的高压电缆，多个相同的高压电缆并联后，可以有效的降低输入电感。同样的，在本实施例中，采用的高压脉冲变压器是环形变压器，并且次级线圈共轭绕制，在初级线圈输送高压脉冲时，环形非晶磁芯可以在极短的时间实现磁芯内的磁感线闭合，同时由于采用了共轭绕制，提高了变压器磁芯的磁导率，提高了变压器次级的输出电流的同时保证了输出电压的快前沿，并且次级线圈也会极快的相应出高压触发信号并输出，从而保证了触发的一致性，进而降低了放电设备的抖动，较快的响应速度同样也提供了较快的前沿。

同时，在本实施例中，还需要对后级的兆伏级Marx发生器提供足够大能量的触发信号，在现有技术中采用的方式多为基于Marx原理多级放大的方式来提供快前沿低抖动的触发信号；然而随着Marx发生器触发所需电压和能量的增大，现有技术中的多级放大所需要的空气开关会越来越多，每一个空气开关的失效概率会相互叠加，整个系统的稳定性也会随之降低。

所在本实施例中，发明人创造性的采用了高压脉冲变压器来提供高能量的高压触发信号，然而由于高压脉冲变压器中次级线圈本身存在的电感，容易造成次级线圈输出的信号存在抖动；同时现有的普通变压器在升高电压时，前沿损失会急剧增大，而如果需要快前沿的输出，则会造成输出电流不足。所以本实施例中采用了初级线圈和次级线圈的数量匹配于并联的高压电缆的数量的输出方式，这里说的匹配一般是指数量相同或者是指次级线圈的数量是初级线圈数量的整数倍，通过这种方式就可以有效的降低变压器本身产生的抖动等问题，输出的高压触发信号会趋于稳定。本发明应用时，通过设置上述设备，保证了中、低能X射线发生装置和基于MARX原理的高压大电流设备放电时刻的一致性，降低了设备抖动，并且提供了快前沿的触发信号输出。

进一步的，所述次级线圈沿所述环形非晶磁芯均匀绕制；任意两个相邻的次级线圈的一端组成一组所述输出端，且所述输出端沿所述环形非晶磁芯的圆心中心对称设置。

进一步的，所述初级线圈均为一匝，且所述初级线圈环形均布于所述环形非晶磁芯上，任意两个相邻的所述初级线圈沿两个所述初级线圈之间的所述输出端对称。

进一步的，还包括：

低压直流复位电源，被配置为在所述高压脉冲变压器一次放电结束时，向所述环形非晶磁芯提供5～15A的直流复位电流。

进一步的，所述高压脉冲源包括：

氢闸流管，被配置为所述高压脉冲源的高压开关；

热丝电源，被配置为向所述氢闸流管的氢储存器热丝和阴极热丝提供电源。

进一步的，所述氢闸流管安装于屏蔽基座上；所述屏蔽基座上安装有屏蔽盖，且所述屏蔽盖和所述屏蔽基座之间形成电磁屏蔽空间；

所述氢闸流管被配置于所述电磁屏蔽空间内；

所述氢闸流管的高压端上套装有绝缘帽；所述的氢闸流管的阳极伸出所述绝缘帽顶部。

进一步的，所述屏蔽基座上设置有拨码开关；

所述热丝电源接入阴极热丝，且所述热丝电源接入所述拨码开关的输入端；所述拨码开关的每个输出端均通过不同的分压电阻连接于所述氢储存器热丝；

多个所述分压电阻的阻值根据所述氢闸流管的击穿电压和所述氢储存器的电压曲线获取。

进一步的，所述高压脉冲源还包括：

高压开关触发电路，被配置为向所述氢闸流管提供触发信号；

所述高压开关触发电路和所述热丝电源均连接有滤波电路，所述滤波电路被配置为对所述氢闸流管的放电进行滤波。

进一步的，所述滤波电路包括电感L1、电感L2、电容C11、电容C12和开关SB；

所述电感L1、开关SB和电感L2依次串联，且所述电感L1远离所述开关SB的一端和所述电感L2远离所述开关SB的一端接入需要滤波的器件；

所述电容C11和电容C12串联，且所述电容C11远离所述电容C12的一端连接于所述电感L1的中部，所述电容C12远离所述电容C11的一端连接于所述电感L2的中部；

所述电容C11靠近所述电容C12的一端接地。

进一步的，所述高压电缆、初级线圈和次级线圈的数量均为四个，且所述次级线圈的匝数为7匝。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种兆伏级Marx发生器触发系统，通过设置上述设备，保证了中、低能X射线发生装置和基于MARX原理的高压大电流设备放电时刻的一致性，降低了设备抖动，并且提供了快前沿的触发信号输出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例系统结构示意图；

图2为本发明实施例高压脉冲源结构示意图；

图3为本发明实施例高压脉冲变压器俯视图；

图4为本发明实施例高压脉冲变压器侧视图；

图5为本发明实施例滤波电路结构示意图；

图6为本发明实施例闸流管击穿电压与氢储存器电压关系示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-环形非晶磁芯，2-初级线圈，3-次级线圈，31-输出端。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

为了便于对上述的一种兆伏级Marx发生器触发系统进行阐述，请结合参考图1，提供了本发明实施例所公开的一种兆伏级Marx发生器触发系统的系统架构示意图。其中，所述一种兆伏级Marx发生器触发系统可以包括高压脉冲源以及高压脉冲变压器，所述高压脉冲源与所述高压脉冲变压器电信连接。

高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈2；

高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯1、初级线圈2和次级线圈3；所述次级线圈3通过输出端31向Marx发生器输出高压触发信号；

所述初级线圈2和次级线圈3共轭绕制于所述环形非晶磁芯1；所述初级线圈2和所述次级线圈3的数量匹配于并联的高压电缆的数量。

本实施例实施时，为了解决上述技术问题，提供了一种快前沿、低抖动的兆伏级Marx发生器的触发系统，通过高压脉冲源提供高压脉冲，这里所述的高压脉冲源可以采用现有技术中的高压脉冲源，不同于现有技术的触发方式，在本发明一个实施例中，采用了通过配备了环形非晶磁芯的高压脉冲变压器的方式实现了高压脉冲与高压触发信号的隔离，在高压脉冲源通过高压脉冲变压器发送高压触发信号时，基于MARX原理的高压大电流设备会放电，放电的反馈电压进入高压脉冲变压器后，环形非晶磁芯1会磁性饱和，避免了反馈电压冲击高压脉冲源。

在本实施例中，为了满足100米以上的高压脉冲输送需求，通过多个并联的高压电缆来降低输入电感，例如在现有技术中，这种高压脉冲的输出电缆采用标准75Ω的高压电缆，多个相同的高压电缆并联后，可以有效的降低输入电感。同样的，在本实施例中，采用的高压脉冲变压器是环形变压器，并且初级线圈2和次级线圈3共轭绕制，在初级线圈2输送高压脉冲时，环形非晶磁芯1可以在极短的时间实现磁芯内的磁感线闭合，同时由于采用了共轭绕制，次级线圈3也会极快的相应出高压触发信号并输出，从而保证了触发的一致性，进而降低了放电设备的抖动，较快的响应速度同样也提供了较快的前沿。

同时，在本实施例中，还需要对后级的兆伏级Marx发生器提供足够大能量的触发信号，在现有技术中采用的方式多为多级放大的方式来提供快前沿低抖动的触发信号；然而随着Marx发生器触发所需电压和能量的增大，现有技术中的多级放大所需要的空气开关会越来越多，每一个空气开关的失效概率会相互叠加，整个系统的稳定性也会随之降低，且增加整个系统的抖动时间。

所在本实施例中，发明人创造性的采用了高压脉冲变压器来提供高能量的高压触发信号，本实施例中采用了初级线圈2和次级线圈3的数量匹配于并联的高压电缆的数量的输出方式，这里说的匹配一般是指数量相同或者是指次级线圈的数量是初级线圈数量的整数倍，通过这种方式就可以有效的降低变压器本身产生的抖动等问题，输出的高压触发信号会趋于稳定。本发明应用时，通过设置上述设备，保证了中、低能X射线发生装置和基于MARX原理的高压大电流设备放电时刻的一致性，降低了设备抖动，并且提供了快前沿的触发信号输出。

在上述基础上，请结合参阅图3，为本发明实施例所提供的高压脉冲变压器结构示意图，所述高压脉冲变压器可以应用于图1中的系统，进一步地，所述高压脉冲变压器具体可以包括以下描述的内容：

所述次级线圈3沿所述环形非晶磁芯1均匀绕制；任意两个相邻的次级线圈3的一端组成一组所述输出端31，且所述输出端31沿所述环形非晶磁芯1的圆心中心对称设置。

在本实施例实施，发明人发现，在使用了高压脉冲变压器时，不同的绕组形式对高压触发信号的前沿和抖动参数有着巨大影响，通过研究发明人发现这种影响产生的一个主要原因在于环形非晶磁芯1存在磁场时，如果按照普通的绕制方式，多个次级线圈3之间输出的高压触发信号就会存在细微的差异，这个差异就是影响高压脉冲变压器输出前沿和抖动的一个重要契机。基于发明人的上述研究成果，在本实施例中，先要求次级线圈3沿所述环形非晶磁芯1均匀绕制，均匀绕制后的次级线圈3感应产生的高压脉冲信号会相对稳定，同时不同于普通的次级线圈3一个线圈输出一路信号的方式，本实施例中的次级线圈3采用了任意两个相邻的次级线圈3的一端组成一组所述输出端31的方式，请参阅图4，示出了输出端31的具体组成方式，由于采用了这种输出端的方式，通过这种输出方式，可以将所有的次级线圈3合为一个整体，最大程度的降低了每一路输出的差异，以此来提高高压触发信号的一致性，消除抖动。同时，通过这种绕组方式，由于将所有的次级线圈3合为一个整体，还可以进一步的增加线圈的磁导率，从而降低次级线圈3输出信号的抖动。

在一个更具体的实施例中，输出端31包括第一输出端和第二输出端；所述第一输出端和第二输出端沿所述环形非晶磁芯1依次交替设置；所述第一输出端接入Marx发生器的高压输入端，所述第二输出端接入Marx发生器的接地端。

在本实施例中，通过第一输出端和第二输出端的布置方式，使得每一个次级线圈3既可以形成一条完整的回路，又可以保证镜像对称的两个次级线圈的电流方向相反，从而使得输出触发电压时几个次级线圈1所受到的磁场影响完全相同，无论是该磁场影响来自于初级线圈或其他次级线圈自感，进一步的降低了本实施例输出的触发电压的抖动。

在上述基础上，请结合参阅图3，为本发明实施例所提供的高压脉冲变压器结构示意图，所述高压脉冲变压器可以应用于图1中的系统，进一步地，所述高压脉冲变压器具体可以包括以下描述的内容：

所述初级线圈2均为一匝，且所述初级线圈2环形均布于所述环形非晶磁芯1上，任意两个相邻的所述初级线圈2沿两个所述初级线圈2之间的所述输出端31对称。

在本实施例实施，发明人发现，在使用了高压脉冲变压器时，不同的绕组形式对高压触发信号的前沿和抖动参数有着巨大影响，通过研究发明人发现这种影响产生的另一个主要原因在于初级线圈2高压脉冲影响下使得环形非晶磁芯1产生磁场时，如果按照普通的绕制方式，环形非晶磁芯1中的磁场会出现不均匀的现象，进而导致多个次级线圈3之间输出的高压触发信号差异增大。

基于发明人的上述研究成果，在本实施例中，公开了一个种特殊的初级线圈2的绕制方式，首先为了降低初级线圈2自身对次级线圈3的影响，所以将所有的初级线圈2限定为一匝，同时将初级线圈2环形均布于所述环形非晶磁芯1上，使得初级线圈2产生的感应磁场在环形非晶磁芯1中分布均匀，并且两个相邻的所述初级线圈2需要沿输出端31对称，这样会使得两个相邻的初级线圈2的磁场影响在输出端31处相互抵消，从而进一步实现次级线圈3输出高压触发信号的稳定性。

在本实施例中，通过多根并联的高压电缆来降低高压脉冲信号传输中的电感实现快前沿信号输出的目标，再通过高压脉冲变压器特殊的布置方式来实现在高能量条件下低抖动输出的目标，从而保证只需要一级输出就可以输出快前沿低抖动的高能量高电压触发信号输出，实现了触发信号的稳定输出。

在另一个实施例中，还包括：

低压直流复位电源，被配置为在所述高压脉冲变压器一次放电结束时，向所述环形非晶磁芯1提供5～15A的直流复位电流。

在本实施例实施时，由于在高压脉冲变压器中采用了非晶磁芯，为减小高压脉冲变压器磁芯体积，并保证每次能可靠工作，增加了低压直流复位电源。当高压脉冲变压器一次放电结束时，低压直流复位电源向所述环形非晶磁芯1提供5～15A的直流复位电流，以此来保证环形非晶磁芯1的伏秒数，使得高压脉冲变压器可以快速从上次放电中恢复，增加了高压脉冲变压器的可靠性，也变相保证了下次放电时输出高压触发信号的可靠性。

在上述基础上，请结合参阅图2，为本发明实施例所提供的高压脉冲源结构示意图，所述高压脉冲源可以应用于图1中的系统，进一步地，所述高压脉冲源具体可以包括以下描述的内容：

氢闸流管，被配置为所述高压脉冲源的高压开关；

热丝电源，被配置为向所述氢闸流管的氢储存器热丝和阴极热丝提供电源。

在另一个实施例中，所述氢闸流管安装于屏蔽基座上；所述屏蔽基座上安装有屏蔽盖，且所述屏蔽盖和所述屏蔽基座之间形成电磁屏蔽空间；

所述氢闸流管被配置于所述电磁屏蔽空间内；

所述氢闸流管的高压端上套装有绝缘帽；所述的氢闸流管的阳极伸出所述绝缘帽顶部。

在本实施例实施时，由于本实施例主要应用于X射线激发等对稳定性要求非常高的技术场景，同时对集成化有较高要求，所以本申请采用了一种屏蔽加绝缘配置的方案；屏蔽盖和屏蔽基座之间形成一个电磁屏蔽空间，在这个电磁屏蔽空间中氢闸流管的电磁辐射被大幅隔离；这样的屏蔽方案，非常有利于高压脉冲器的集成，在高压脉冲器集成的过程中，各模块之间的距离很近，并且所有的模块都会安装在同一个箱体中，如果采用其他的屏蔽方案，氢闸流管13产生的电磁辐射稍有泄露就会在箱体内联系反射对其他的模块器件造成重大的干扰，严重时甚至可能损伤其他模块。

同时，由于本申请中的氢闸流管还需要与外界连线，所以本申请还采用了一种绝缘帽的结构，在氢闸流管的阳极与外部的诸如高压电源或者储能器件电连接时，绝缘帽将这部分高压与外面的屏蔽结构完全隔离，一方面避免高压击穿空气直接导通屏蔽结构，另一方面降低氢闸流管高压端的局部放电，提高稳定性。

在另一个实施例中，所述屏蔽基座上设置有拨码开关；

所述热丝电源接入阴极热丝，且所述热丝电源接入所述拨码开关的输入端；所述拨码开关的每个输出端均通过不同的分压电阻连接于所述氢储存器热丝；

多个所述分压电阻的阻值根据所述氢闸流管的击穿电压和所述氢储存器的电压曲线获取。

在本实施例实施，现有技术中氢闸流管运行是需要对氢储存器热丝和阴极热丝进行预热的，氢储存器电压可调通常为5.8V-6.2V的直流电压，灯丝为5.6V-6.0V的直流电压，请参阅图6，发明人发现随着自击电压的变化，氢储存器电压往往需要进行调节，所以一般需要采用两个电源分别对着两个器件分别供电，而在本实施例中，由于对于氢闸流管电磁屏蔽要求较高，需要进一步的减少屏蔽装置上的开孔和端子的安装，所以本实施例采用了一种拨码开关的方式来进行操作。

拨码开关安装在屏蔽基座上，同时热丝电源可以通过同一个屏蔽装置上的孔洞连接阴极热丝和氢储存器热丝；热丝电源通过拨码开关连接氢储存器热丝时，通过拨码开关的打开和关断，实现拨码开关的每个输出端对应分压电阻的导通和关断，由于拨码开关对应这些分压电阻都是并联存在，所以每一次拨码开关的变化都会使得分压阻值变化，从而实现对氢储存器热丝供电电压的调节。

本实施例通过分析工作原理利用电阻分压再巧妙的通过拨码开关设计，将两个电源合并为一个电源，且可以很方便的通过拨码开关的组合选择所需要的氢储存气的电压值。

在另一个实施例中，所述高压脉冲源还包括：

高压开关触发电路，被配置为向所述氢闸流管提供触发信号；

所述高压开关触发电路和所述热丝电源均连接有滤波电路，所述滤波电路被配置为对所述氢闸流管的放电进行滤波。

在本实施例实施时，发明人发现，氢闸流管预热供电电源如果不进行干扰抑制，会存在5％左右的损坏概率。氢闸流管的触发电路也经常会受到氢闸流管自身放电的干扰，导致触发电路故障。所以在本实施例中，通过滤波电路对所述氢闸流管的放电进行滤波。

在上述基础上，请结合参阅图5，为本发明实施例所提供的滤波电路示意图，所述滤波电路可以应用于图1中的系统，进一步地，所述滤波电路具体可以包括以下描述的内容：

包括电感L1、电感L2、电容C11、电容C12和开关SB；

所述电感L1、开关SB和电感L2依次串联，且所述电感L1远离所述开关SB的一端和所述电感L2远离所述开关SB的一端接入需要滤波的器件；

所述电容C11和电容C12串联，且所述电容C11远离所述电容C12的一端连接于所述电感L1的中部，所述电容C12远离所述电容C11的一端连接于所述电感L2的中部；

所述电容C11靠近所述电容C12的一端接地。

在本实施例实施时，接入滤波电路的氢闸流管自身放电通过电感电容组成的振荡电路进行滤波后，解决了闸流管对控制触发电路的电磁干扰，保证了设备的可靠和稳定性。

在另一个更具体的实施例中，所述高压电缆、初级线圈2和次级线圈3的数量均为四个，且所述次级线圈3的匝数为7匝。

在上述基础上，请结合参阅图2，为本发明实施例所提供的高压脉冲源结构示意图，所述高压脉冲源可以应用于图1中的系统，进一步地，所述高压脉冲源具体可以包括以下描述的内容：

高压脉冲源通过电容放电产生高压脉冲，高压电源提供的高压直流电通过电阻R1和高压硅堆D1对高压储能电容C1充电，当触发电输出信号时，经高压开关触发电路转换后驱动高压开关S1导通，这里的高压开关S1优选为氢闸流管V4141，C1通过S1和高压电缆后对负载RL放电，高压电缆优选为4根75欧姆并联，输出高压脉冲。其中W1为高压分压器，用于高压取样显示，为保证其稳定工作，需要采用辅助电源加热氢储存器热丝和阴极热丝。

综上所述，本申请高压脉冲源采用了屏蔽、滤波和隔离等多种电磁兼容性措施，具体如下：

采取了屏蔽措施；结合模块化和整机结构的要求，设计了6套屏蔽盒组件，在屏蔽弱电电路的同时，还顾及到了氢闸流管等高压部位，加强了孔洞、缝隙等细节的处理，设计了全屏蔽结构的线缆组件，设计了光纤出入屏蔽盒的截止波导管，保证了屏蔽的连续性和完整性，屏蔽盒的实测效能值超过40dB，结合机箱的二次屏蔽作用，能有效降低了空间干扰的影响；

采取了滤波措施，降低了传导干扰的影响；在交流电源、直流电源和信号端口部位采用滤波器，在1MHz～100MHz频段内的插入损耗大于40dB；为高压直流电源设计了专用高压滤波器，采用二阶RC低通结构，滤波器能有效衰减氢闸流管阳极返窜电压尖峰，电源失效率显著下降；

在评估试验阶段，采用GJB151-97作为静态考核的依据，完成了包括RS105在内的11项(CS101、CS106、CS114、CS115、CS116、RS101、RS103、RS105、CE102、RE101、RE102)标准电磁兼容性试验，并在多种典型应用的情况下进行了动态试验，实验详细列表如表1所示，通过了电磁兼容性考核。

表1高压脉冲源动态实验详细列表

而对于本申请实施例中的高压脉冲变压器，设计了基于非晶磁芯的多个线圈共轭绕制的方式，采用初级1匝次级7匝。初次级均为4个线圈并联这样就可以降低输入电感。变压器绕制示意图如图6所示。选用非晶磁芯的原因其一是ΔΒ较大，再加上我们将四个磁芯并联可以将变压器体积做的很小。其二是高频响应性能好，可以将前沿做快。通过实验，采这样的变压器绕制方式，能够有效提高输出电压的前沿，使输出脉冲前沿不超过20ns，输出脉冲宽度不小于150ns，在本申请的多个实施例中，输出脉冲前沿可以达到20ns以内，而抖动可以降低到2ns以内，相比于现有技术有极高的提高。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，包括：

高压脉冲源，被配置为通过多个并联的高压电缆接入高压脉冲变压器的初级线圈(2)；

高压脉冲变压器，被配置为包括环形非晶磁芯(1)、初级线圈(2)和次级线圈(3)；所述次级线圈(3)通过输出端(31)向Marx发生器输出高压触发信号；

所述初级线圈(2)和次级线圈(3)共轭绕制于所述环形非晶磁芯(1)；所述初级线圈(2)和所述次级线圈(3)的数量匹配于并联的高压电缆的数量。

2.根据权利要求1所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述次级线圈(3)沿所述环形非晶磁芯(1)均匀绕制；任意两个相邻的次级线圈(3)的一端组成一组所述输出端(31)，且所述输出端(31)沿所述环形非晶磁芯(1)的圆心中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述初级线圈(2)均为一匝，且所述初级线圈(2)环形均布于所述环形非晶磁芯(1)上，任意两个相邻的所述初级线圈(2)沿两个所述初级线圈(2)之间的所述输出端(31)对称。

4.根据权利要求1所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，还包括：

低压直流复位电源，被配置为在所述高压脉冲变压器一次放电结束时，向所述环形非晶磁芯(1)提供5～15A的直流复位电流。

5.根据权利要求1所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述高压脉冲源包括：

氢闸流管，被配置为所述高压脉冲源的高压开关；

热丝电源，被配置为向所述氢闸流管的氢储存器热丝和阴极热丝提供电源。

6.根据权利要求5所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述氢闸流管安装于屏蔽基座上；所述屏蔽基座上安装有屏蔽盖，且所述屏蔽盖和所述屏蔽基座之间形成电磁屏蔽空间；

所述氢闸流管被配置于所述电磁屏蔽空间内；

所述氢闸流管的高压端上套装有绝缘帽；所述的氢闸流管的阳极伸出所述绝缘帽顶部。

7.根据权利要求6所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述屏蔽基座上设置有拨码开关；

所述热丝电源接入阴极热丝，且所述热丝电源接入所述拨码开关的输入端；所述拨码开关的每个输出端均通过不同的分压电阻连接于所述氢储存器热丝；

多个所述分压电阻的阻值根据所述氢闸流管的击穿电压和所述氢储存器的电压曲线获取。

8.根据权利要求5所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述高压脉冲源还包括：

高压开关触发电路，被配置为向所述氢闸流管提供触发信号；

所述高压开关触发电路和所述热丝电源均连接有滤波电路，所述滤波电路被配置为对所述氢闸流管的放电进行滤波。

9.根据权利要求8所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述滤波电路包括电感L1、电感L2、电容C11、电容C12和开关SB；

所述电感L1、开关SB和电感L2依次串联，且所述电感L1远离所述开关SB的一端和所述电感L2远离所述开关SB的一端接入需要滤波的器件；

所述电容C11和电容C12串联，且所述电容C11远离所述电容C12的一端连接于所述电感L1的中部，所述电容C12远离所述电容C11的一端连接于所述电感L2的中部；

所述电容C11靠近所述电容C12的一端接地。

10.根据权利要求1所述的一种兆伏级Marx发生器触发系统，其特征在于，所述高压电缆、初级线圈(2)和次级线圈(3)的数量均为四个，且所述次级线圈(3)的匝数为7匝。

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