CN116113132A - 一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统 - Google Patents

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CN116113132A CN202310109429.3A CN202310109429A CN116113132A CN 116113132 A CN116113132 A CN 116113132A CN 202310109429 A CN202310109429 A CN 202310109429A CN 116113132 A CN116113132 A CN 116113132A
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赵霏阳
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Abstract

本发明属于脉冲电源技术领域，提供了一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，解决了传统的纳秒脉冲电源无法同时满足高重复频率、高电压幅值、快上升沿、单/双极性脉冲模式切换的输出要求，该系统包括驱动模块、IGBT逆变电路、滤波输入电路、ZVS谐振电路、脉冲变压器、磁压缩电路、单双极性转换模块、双极性脉冲电极；所述IGBT逆变电路接收到IGBT逆变电路控制信号后依次正向、逆向接通，滤波输入电路经IGBT逆变电路、ZVS谐振电路及脉冲变压器升压后向磁压缩电路输入电能，经磁压缩电路缩短脉冲上升沿及脉宽并经单双极性转换模块后输出高压单/双极性纳秒脉冲至双极性脉冲电极产生放电，其能够在高重复频率工作模式下输出高压纳秒级单/双极性脉冲。

Description

一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统
技术领域
本发明属于脉冲电源技术领域，尤其涉及一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前，高压纳秒脉冲电源在等离子体高能点火、表面处理、催化裂解等领域有十分广泛的应用。
脉冲电源作为激励源时的能量利用率更高，产生的等离子体更加均匀稳定。而在单极性脉冲电源基础上发展而来的双极性脉冲电源比前者的性能更优越。纳秒脉冲具有多种放电形式，其中，介质阻挡放电(Di e l ectr i c Barr i er Di scharge，DBD)在获取低温等离子体进行点火方面表现比较优异，非平衡等离子体点火需要较窄的脉宽、较快的上升沿、较高的电压幅值以及更高的重复频率，且要求脉冲电源长时间工作，而传统的微秒级脉冲电源已无法满足该要求。
综上所述，传统的纳秒脉冲电源无法同时满足高重复频率、高电压幅值、快上升沿、双极性脉冲的输出要求，且瞬时功率不足，实验装置复杂，无法长时间稳定工作。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其能够在高重复频率工作模式下输出高压纳秒级单/双极性脉冲，脉冲重复频率可达20kHz，输出电压幅值可达10kv，单双极性可进行转换，并提出一种满足单双极性脉冲需要的双螺旋式介质阻挡放电电极，延长流注的发展距离。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，包括：
驱动模块、I GBT逆变电路、滤波输入电路、ZVS谐振电路、脉冲变压器、磁压缩电路、单双极性转换模块、双极性脉冲电极；
所述I GBT逆变电路在接收到驱动模块输出的I GBT逆变电路控制信号后依次正向、逆向接通，滤波输入电路经I GBT逆变电路、ZVS谐振电路及脉冲变压器升压后向磁压缩电路输入电能，经磁压缩电路缩短脉冲上升沿及脉宽并经单双极性转换模块后输出高压单/双极性纳秒脉冲至双极性脉冲电极产生放电。
作为一种实施方式，所述驱动模块包括PWM波调制模块、方波转换模块、栅极电阻、限流电阻、第一续流二极管和第二续流二极管；
其中，PWM波调制模块接收外部触发信号输出频率、占空比、死区时间可调整的互补四路方波，经方波转换模块后，作为I GBT逆变电路控制信号输出到I GBT逆变电路；
所述方波转换模块输出端正极与所述栅极电阻相连，所述限流电阻一端与栅极电阻相连，一端与方波转换模块输出端负极相连，所述第一续流二极管与第二续流二极管反向串联后并联在限流电阻两端。
作为一种实施方式，所述I GBT逆变电路包括I GBT、第一吸收电容、超快恢复二极管、功率电阻、第二吸收电容、第三吸收电容、泄压电阻；
第一吸收电容与超快恢复二极管串联后并联在I GBT的栅极和发射极两端，第一吸收电容与超快恢复二极管相连处同时与功率电阻一端相连，功率电阻R3另一端接地，第一吸收电容、超快恢复二极管和功率电阻共同组成放电阻止型缓冲吸收电路；第二吸收电容、泄压电阻和第三吸收电容串联组成CRC峰值吸收电路并联于脉冲变压器两端。
作为一种实施方式，所述ZVS谐振电路包括第一谐振电容、谐振电感和第二谐振电容，所述脉冲变压器包含可饱和环形磁芯、初级绕组和次级绕组；
其中，第一谐振电容依次与谐振电感和第二谐振电容串联，且第二谐振电容与脉冲变压器初级绕组并联，初级绕组一端与ZVS谐振电路相连，另一端与I GBT逆变电路相连。
作为一种实施方式，所述电源放电系统还包括电源模块，所述电源模块包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和第二直流电源分别用于为所述I GBT逆变电路和驱动模块提供不同直流电压。
作为一种实施方式，所述滤波输入电路包括限流电感、泄放电阻和极性电容；其中，限流电感一端连接在第一直流电源输出正极端，泄放电阻和极性电容并联后一端连接限流电感，另一端连接在第一直流电源输出负极端，并且极性电容负极接地。
作为一种实施方式，所述磁压缩电路包含第一储能电容、第二储能电容和第一可饱和磁开关；其中，第二储能电容与脉冲变压器的次级绕组并联，同时依次与第一储能电容和第一可饱和磁开关串联，且第二储能电容与单双极性转换模块连接处接地。
作为一种实施方式，所述单双极性转换模块包括单刀双掷开关、第二可饱和磁开关、高压二极管、第三可饱和磁开关、第二泄放电阻R6和第三泄放电阻R7；
当单刀双掷开关切换至状态一，单刀双掷开关、第二可饱和磁开关和第二泄放电阻串联后，并联于磁压缩电路两端，将双极性高压脉冲上升沿进行压缩；
当单刀双掷开关切换至状态二，单刀双掷开关、第三可饱和磁开关、高压二极管和第三泄放电阻串联后，并联于磁压缩电路两端，将高压双极性纳秒脉冲转换为高压单极性纳秒脉冲。
作为一种实施方式，所述双极性脉冲电极包括双螺旋式电极和螺旋式中间介质；其中，螺旋式中间介质可插入双螺旋式电极或拆卸，并且长度长于双螺旋式电极；
双螺旋式电极包括多个成对金属尖端，可单独尖端放电或夹持螺旋式中间介质形成介质阻挡放电，尾端装有球形绝缘物质，顶端包覆绝缘物质。
作为一种实施方式，所述驱动模块设置有接地的金属外壳。
本发明的有益效果是：
1、本发明可使得高压纳秒脉冲进行单/双极性转换，有利于进行实验对比，适用范围更广，能够在高重复频率工作模式下输出高压纳秒级单/双极性脉冲，脉冲重复频率可达20kHz，输出电压幅值可达10kv，单/双极性可进行转换，并提出一种满足单/双极性脉冲需要的双螺旋式介质阻挡放电电极，延长流注的发展距离。
2、本发明采用双极性脉冲输入脉冲变压器，能够快速清除单次脉冲结束时脉冲变压器磁芯剩磁，保证在高重复频率下单/双极性高压纳秒脉冲电源每次输出的高压纳秒脉冲电压幅值相等；
3、本发明采用ZVS谐振电路及放电阻止型缓冲吸收电路，能够显著提高脉冲重复频率，脉冲频率大于20Khz，结构紧凑、能量损耗小、寿命长；
4、本发明将驱动模块、I GBT逆变电路及磁压缩电路进行分体设计，并将驱动模块置于接地的金属外壳中，有效防止I GBT驱动信号受到高压纳秒脉冲的电磁干扰，使输出高压纳秒脉冲更加稳定，保证单/双极性纳秒脉冲电源长时间稳定工作。
5、本发明可产生螺旋式介质阻挡放电形态，流注发展距离更长，有利于火核发展。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。图1为本发明实施例提供的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的驱动模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的I GBT逆变电路结构示意图；
图4为本发明实施例提供的单双极性转换模块结构示意图；
图5为本发明实施例提供的双极性脉冲电极结构示意图。
其中，1-第一直流电源，2-第二直流电源，3-驱动模块，31-PWM波调制模块，32-方波转换模块，R1-栅极电阻，R2-限流电阻，D1-第一续流二极管，D2-第二续流二极管，4-IGBT逆变电路，D3-超快恢复二极管，R3-功率电阻，C1-第一吸收电容，C2-第二吸收电容，C3-第三吸收电容，R4-泄压电阻,5-ZVS谐振电路，C4-第一谐振电容,L1-谐振电感,C5-第二谐振电容，6-滤波输入电路，L2-限流电感，R5-第一泄放电阻，C6-极性电容，7-脉冲变压器，C0-可饱和环形磁芯，Lp-初级绕组，Ls-次级绕组，8-磁压缩电路，C7-第一储能电容、C8-第二储能电容、MS1第一可饱和磁开关、9-单双极性转换模块，K-单刀双掷开关，MS2-第二可饱和磁开关、D4-高压二极管、MS3-第三可饱和磁开关、R6-第二泄放电阻、R7-第三泄放电阻，10-双极性脉冲电极。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术提及的现有的纳秒脉冲电源无法同时满足高重复频率、高电压幅值、快上升沿、双极性脉冲的输出要求，且瞬时功率不足，实验装置复杂，无法长时间稳定工作的缺陷，考虑到磁压缩技术能显著缩短高压脉冲的上升时间，并且能够减少高压脉冲的脉宽，提高电路的安全性，延长使用寿命，提高脉冲的重复频率。相较于应用于传统脉冲电源的半导体开关，磁压缩技术所使用的可饱和磁开关具有更快的恢复能力，脉冲重复频率更高，并且可饱和磁开关的通流能力更强，工作寿命长。因此，本发明采用磁压缩技术，设计了一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统。
首先，设计驱动模块接收外部触发信号并向I GBT逆变电路输出控制信号，用于控制I GBT逆变电路的通断及电流方向，经由脉冲变压器实现高压双极性脉冲并结合磁压缩电路降低高压脉冲上升沿，减小高压脉冲脉宽。利用双极性脉冲特性使脉冲变压器磁芯反向退磁，显著加快磁芯退磁时间，使每次输出高压脉冲时脉冲变压器的磁感应强度相同，保证在高重复频率下高压纳秒脉冲电源输出的电压幅值相同。
该系统能够在高重复频率工作模式下输出高压纳秒级单双极性脉冲，脉冲重复频率可达20kHz，输出电压幅值可达10kv，单双极性可进行转换，并提出一种满足单双极性脉冲需要的双螺旋式介质阻挡放电电极，延长流注的发展距离。
如图1所示，本实施例提供了一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，包括：第一直流电源1、第二直流电源2、驱动模块3、I GBT逆变电路4、ZVS谐振电路5、滤波输入电路6、脉冲变压器7、磁压缩电路8、单双极性转换模块9以及双极性脉冲电极10；
所述第一直流电源1和第二直流电源2分别用于为所述I GBT逆变电路4和驱动模块3提供不同直流电压。所述第一直流电源1为滤波输入电路6提供电压，第二直流电源2为驱动模块3提供电压，驱动模块3接收的外部触发信号并输出I GBT逆变电路控制信号，IGBT逆变电路4在接收到I GBT逆变电路控制信号后控制I GBT逆变电路的正反向通断。
其中，如图2所示，所述驱动模块3包括PWM波调制模块31、方波转换模块32、栅极电阻R1、限流电阻R2、第一续流二极管D1和第二续流二极管D2。
其中，PWM波调制模块31接收外部触发信号输出频率、占空比、死区时间可调整的互补四路方波，经方波转换模块32后，作为I GBT逆变电路4控制信号输出到I GBT逆变电路4。
所述方波转换模块32输出端正极与所述栅极电阻R1相连，用于将所述PWM波调制模块31产生的方波电压升高至所述I GBT逆变电路4所需电压，控制所述I GBT的开关速度以及开关损耗；所述限流电阻R2一端与栅极电阻R1相连，一端与方波转换模块输出端负极相连，用于防止所述I GBT工作时电流过大；
所述第一续流二极管D1与第二续流二极管D2反向串联后并联在限流电阻R2两端，用于防止所述I GBT两端过冲电压过大而损坏。
需要说明的，在本实施例中，PWM波调制模块31可以采用微控制器实现；方波转换模块可以采用由方波驱动芯片构成的电路实现，本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。
驱动模块3设置有具有接地端的金属外壳，能够有效抑制单/双极性高压脉冲输出时产生的电磁干扰，使得高压单/双极性纳秒脉冲电源工作更加稳定。
如图3所示，I GBT逆变电路4包括I GBT、第一吸收电容C1、超快恢复二极管D3、功率电阻R3、第二吸收电容C2、第三吸收电容C3、泄压电阻R4。
其中，第一吸收电容C1与超快恢复二极管D3串联后并联在I GBT的栅极和发射极两端，第一吸收电容C1与超快恢复二极管D3相连处同时与功率电阻R3一端相连，功率电阻R3另一端接地或连接所述第一直流电源1正极相连，第一吸收电容C1、超快恢复二极管D3和功率电阻R3共同组成放电阻止型缓冲吸收电路，用于在高速开关状态下保护I GBT免受关断过电压损坏；第二吸收电容C2、泄压电阻R4和第三吸收电容C3串联组成CRC峰值吸收电路并联于脉冲变压器7初级绕组Lp两端，用于吸收死区开始时在脉冲变压器7初级绕组Lp处产生的过压峰值。
如图1所示，ZVS谐振电路5包括第一谐振电容C4、谐振电感L1和第二谐振电容C5。其中，第一谐振电容C4依次与谐振电感L1和第二谐振电容C5串联，且第二谐振电容C5与脉冲变压器7初级绕组Lp并联，使得I GBT在较高重复频率下工作在零电压状态下，最大程度降低开关损耗，提高高压单/双极性纳秒脉冲重复频率及单/双极性纳秒脉冲输出幅值。
所述ZVS谐振电路用于使I GBT在开关过程中处于零电压工作模式下，增大输出电压，提高I GBT实际工作时的最大开关频率。
滤波输入电路6包括限流电感L2、泄放电阻R5和极性电容C6。其中，限流电感L2一端连接在第一直流电源1输出正极端，用于限制电源启动时的浪涌电流；泄放电阻R5和极性电容C6并联后一端连接限流电感L2，另一端连接在第一直流电源1输出负极端，并且极性电容C6负极接地，用于保证高压单/双极性纳秒脉冲电源在较高重复频率情况下供给I GBT逆变电路4的电压保持稳定，保证高压单/双极性纳秒脉冲电源输出幅值一致性。
脉冲变压器7包含可饱和环形磁芯C0、初级绕组Lp和次级绕组Ls。其中，初级绕组Lp一端与ZVS谐振电路5相连，另一端于I GBT逆变电路4相连，用于对I GBT逆变电路4输出的双极性方波进行升压。
磁压缩电路8包含第一储能电容C7、第二储能电容C8和第一可饱和磁开关MS1。其中，第二储能电容C8与脉冲变压器7的次级绕组Ls并联，同时依次与第一储能电容C7和第一可饱和磁开关MS1串联，且储能电容C8与单/双极性转换模块9连接处接地，用于对脉冲变压器7输出的高压双极性脉冲进行上升沿陡化并减小脉宽。
所述滤波输入电路6在电路导通后对第一直流电源1提供的电压进行滤波并向磁压缩电路8提供高压单双极性纳秒脉冲输出所需电能；单双极性转换模块9用于将高压纳秒脉冲电源在单双极性模式之间转换；双极性脉冲电极10用于为双极性高压纳秒脉冲提供放电条件。
如图4所示，单双极性转换模块9包括单刀双掷开关K、第二可饱和磁开关MS2、高压二极管D4、第三可饱和磁开关MS3、第一泄放电阻R6和第二泄放电阻R7。其中，单刀双掷开关K、第二可饱和磁开关MS2和第一泄放电阻R6串联后，并联于磁压缩电路8两端，用于进一步压缩双极性高压脉冲上升沿并保证输出端一定阻抗，提高输出高压双极性纳秒脉冲的幅值；单刀双掷开关K、第三可饱和磁开关MS3、高压二极管D4和第二泄放电阻R7串联后，并联于磁压缩电路8两端，用于将高压双极性纳秒脉冲转换为高压单极性纳秒脉冲，进一步压缩单极性高压脉冲上升沿并保证输出端一定阻抗，提高输出高压单极性纳秒脉冲的幅值。
如图5所示，双极性脉冲电极10包括双螺旋式电极和螺旋式中间介质。其中，螺旋式中间介质可插入双螺旋式电极或拆卸，并且长度长于双螺旋式电极，用于在拆卸状态下完成多点尖端放电或在插入状态下完成多点、多流注、长流注发展距离的介质阻挡放电；双螺旋式电极包括多个成对金属尖端，可单独尖端放电或夹持螺旋式中间介质形成介质阻挡放电，尾端装有球形绝缘物质，用于防止尾端放电对等离子体流注产生干扰；顶端包覆绝缘物质，防止连接间隙放电对单/双极性放电产生的影响。
本发明的基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统的工作原理如下：
在一个双极性高压脉冲输出周期内，I GBT逆变电路4在接收到驱动模块3输出的IGBT逆变电路控制信号后依次正向、逆向接通，滤波输入电路6经I GBT逆变电路4、ZVS谐振电路5及脉冲变压器7升压后向磁压缩电路8输入电能，经磁压缩电路8缩短脉冲上升沿及脉宽并经单/双极性转换模块后输出高压单/双极性纳秒脉冲至双极性脉冲电极产生放电。
在滤波输入电路6经I GBT逆变电路4、ZVS谐振电路5及脉冲变压器7向磁压缩电路8输入电能的过程中，储能电容C7与储能电容C8处于充电状态，充电方向相反，使得储能电容C7和储能电容C8连接处电压上升，此时，第一可饱和磁开关MS1处于未饱和状态，阻抗极大。
当储能电容C7和储能电容C8连接处电压上升至最大值Umax时，脉冲变压器7的磁芯C0达到饱和，脉冲变压器失效，脉冲变压器7的次级绕组Ls与储能电容C8形成LC谐振电路并使得储能电容C8振荡放电，储能电容C8电压极性反转并与储能电容C7叠加，当储能电容C7和储能电容C8连接处电压上升至两倍最大值2Umax时，第一可饱和磁开关MS1饱和，此时，第一可饱和磁开关MS1相当于闭合状态，储能电容C7与C8迅速向双极性脉冲电极10放电，形成上升沿陡化的高压脉冲。
当处于双脉冲模式时，当双极性脉冲电极两端高压脉冲输出一定脉宽时，第二可饱和磁开关MS2饱和，此时第二可饱和磁开关MS2与泄放电阻R6总阻抗远小于双极性脉冲电极10，使双极性脉冲电极10短路，可以控制输出高压双极性纳秒脉冲的脉宽。
当处于单脉冲模式时，当负极性脉冲经由脉冲变压器7输入至磁压缩电路8时，高压二极管D4处于截止状态，使得电路无法完成回路，使负极性高压脉冲借由泄压电阻R7消耗掉，当单极性脉冲电极两端高压脉冲输出一定脉宽时，第三可饱和磁开关MS3饱和，此时第三可饱和磁开关MS3与泄放电阻R7总阻抗远小于双极性脉冲电极10，使双极性脉冲电极10短路，可以控制输出高压单极性纳秒脉冲的脉宽。
在正极性脉冲结束，死区时间结束，负极性脉冲起始时，I GBT逆变电路4会在脉冲变压器7的初级绕组Lp中产生电流，使脉冲变压器7磁芯C0迅速退磁，再产生相同幅值高压负极性纳秒脉冲，至此完成一个周期的高压脉冲输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，包括：驱动模块、IGBT逆变电路、滤波输入电路、ZVS谐振电路、脉冲变压器、磁压缩电路、单双极性转换模块、双极性脉冲电极；
所述IGBT逆变电路在接收到驱动模块输出的IGBT逆变电路控制信号后依次正向、逆向接通，滤波输入电路经IGBT逆变电路、ZVS谐振电路及脉冲变压器升压后向磁压缩电路输入电能，经磁压缩电路缩短脉冲上升沿及脉宽并经单双极性转换模块后输出高压单/双极性纳秒脉冲至双极性脉冲电极产生放电。
2.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，
所述驱动模块包括PWM波调制模块、方波转换模块、栅极电阻、限流电阻、第一续流二极管和第二续流二极管；
其中，PWM波调制模块接收外部触发信号输出频率、占空比、死区时间可调整的互补四路方波，经方波转换模块后，作为IGBT逆变电路控制信号输出到IGBT逆变电路；
所述方波转换模块输出端正极与所述栅极电阻相连，所述限流电阻一端与栅极电阻相连，一端与方波转换模块输出端负极相连，所述第一续流二极管与第二续流二极管反向串联后并联在限流电阻两端。
3.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述IGBT逆变电路包括IGBT、第一吸收电容、超快恢复二极管、功率电阻、第二吸收电容、第三吸收电容、泄压电阻；
第一吸收电容与超快恢复二极管串联后并联在IGBT的栅极和发射极两端，第一吸收电容与超快恢复二极管相连处同时与功率电阻一端相连，功率电阻R3另一端接地，第一吸收电容、超快恢复二极管和功率电阻共同组成放电阻止型缓冲吸收电路；第二吸收电容、泄压电阻和第三吸收电容串联组成CRC峰值吸收电路并联于脉冲变压器两端。
4.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述ZVS谐振电路包括第一谐振电容、谐振电感和第二谐振电容，所述脉冲变压器包含可饱和环形磁芯、初级绕组和次级绕组；
其中，第一谐振电容依次与谐振电感和第二谐振电容串联，且第二谐振电容与脉冲变压器初级绕组并联，初级绕组一端与ZVS谐振电路相连，另一端与IGBT逆变电路相连。
5.如权利要求4所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述磁压缩电路包含第一储能电容、第二储能电容和第一可饱和磁开关；其中，第二储能电容与脉冲变压器的次级绕组并联，同时依次与第一储能电容和第一可饱和磁开关串联，且第二储能电容与单双极性转换模块连接处接地。
6.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述电源放电系统还包括电源模块，所述电源模块包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和第二直流电源分别用于为所述IGBT逆变电路和驱动模块提供不同直流电压。
7.如权利要求6所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述滤波输入电路包括限流电感、泄放电阻和极性电容；其中，限流电感一端连接在第一直流电源输出正极端，泄放电阻和极性电容并联后一端连接限流电感，另一端连接在第一直流电源输出负极端，并且极性电容负极接地。
8.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，所述单双极性转换模块包括单刀双掷开关、第二可饱和磁开关、高压二极管、第三可饱和磁开关、第二泄放电阻和第三泄放电阻；
当单刀双掷开关换至状态一，单刀双掷开关、第二可饱和磁开关和第二泄放电阻串联后，并联于磁压缩电路两端，将双极性高压脉冲上升沿进行压缩；
当单刀双掷开关切换至状态二，单刀双掷开关、第三可饱和磁开关、高压二极管和第三泄放电阻串联后，并联于磁压缩电路两端，将高压双极性纳秒脉冲转换为高压单极性纳秒脉冲。
9.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述双极性脉冲电极包括双螺旋式电极和螺旋式中间介质；其中，螺旋式中间介质可插入双螺旋式电极或拆卸，并且长度长于双螺旋式电极；双螺旋式电极包括多个成对金属尖端，可单独尖端放电或夹持螺旋式中间介质形成介质阻挡放电，尾端装有球形绝缘物质，顶端包覆绝缘物质。
10.如权利要求1所述的一种基于单双极性纳秒脉冲可转换的电源放电系统，其特征在于，所述驱动模块设置有接地的金属外壳。
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