CN202363892U - 中性束高压脉冲电源lr网络缓冲器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，包括嵌入式电感线圈，高压电阻阵列并联在嵌入式电感线圈的两端，嵌入式电感线圈与高压电阻阵列的两并联端引出高压引出线。本实用新型在高压正常运行时，主回路电流通过嵌入式电感线圈，高压电阻阵列被旁路；当负载打火短路时，电源系统的分布电容储能向负载释放能量，高压电阻阵列会吸收电源输出分布电容的绝大部分储能，同时保持电源性能不变，高压电源输出电流无任何过冲，保证了负载和电源的安全可靠。此外，本实用新型的结构简单、成本低，易于设计和调试。
Description
技术领域
本实用新型涉及中性束高压脉冲电源领域，尤其是一种中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器。
背景技术
热核聚变反应堆需要通过中性束给等离子体加热，中性束高压电源是装置的关键子系统。由于不同的运行条件，高压电源负载电极之间打火时常发生，极板之间打火短路不可避免，尤其在高压锻炼以及束引出阶段，电极间打火、击穿现象频繁发生。为了保护离子源，在电极上的能量积累和击穿时的电流峰值必须加以限制。在电源保护时，高压系统分布电容储能无法通过开关断开，会直接通过负载释放，通常放电时间非常快，浪涌电流幅值高，必须加以限制。
目前，有些高压电源系统在主回路中串入大电感，用来限制电流上升率，使得快速开关动作之前释放到负载的能量和电流幅值补偿过允许值，有些则采用CORE-SNUBBER吸收分布电容储能。然而以上方式存在成本高、参数离散性较大、调整困难的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低、可靠性高、易于设计和调试的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，包括嵌入式电感线圈，高压电阻阵列并联在嵌入式电感线圈的两端，嵌入式电感线圈与高压电阻阵列的两并联端引出高压引出线。
由上述技术方案可知，本实用新型在高压正常运行时，主回路电流通过嵌入式电感线圈，高压电阻阵列被旁路；当负载打火短路时，电源系统的分布电容C储能向负载释放能量，高压电阻阵列会吸收电源输出分布电容C的绝大部分储能，同时保持电源性能不变，高压电源输出电流无任何过冲，保证了负载和电源的安全可靠。此外，本实用新型的结构简单、成本低，易于设计和调试。
附图说明
图1、2均为本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型在高压电源系统中的电路连接图；
图4是本实用新型的电流波形图。
具体实施方式
一种中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，包括嵌入式电感线圈1，高压电阻阵列2并联在嵌入式电感线圈1的两端，嵌入式电感线圈1与高压电阻阵列2的两并联端引出高压引出线3，如图1、2所示。图1为本实用新型的主视图，图2为本实用新型的左视图。
如图1、2所示，所述的嵌入式电感线圈1设置在环氧筒5内，所述的高压电阻阵列2由多个并联的高压电阻组成，多个并联的高压电阻并联在嵌入式电感线圈1的两端。所述的嵌入式电感线圈1采用铜导体，所述的高压电阻的个数为8个。
如图3所示，所述嵌入式电感线圈1与高压电阻阵列2的并联端引出的一端高压引出线3接分布电容C，引出的另一端高压引出线3接负载，并联的嵌入式电感线圈1和高压电阻阵列2、分布电容C以及负载构成回路，高压电源并接在分布电容C上。LR网络缓冲器串联在高压的电源的输出回路中，其具体位置是介于电源输出分布电容C和负载之间。当输出短路时，初始短路电流流经嵌入式电感线圈1，电流的峰值为与输出电压成正比，与L/C的平方根成反比。因此，在分布电容C一定的情况下，只要有足够大的嵌入式电感线圈1，就能将高压电源短路电流抑制在一定的幅值之内。高压电阻阵列2的作用是LC振荡进行阻尼，将分布电容C的能量在一个谐振周波内消耗掉，其耐压值的功率是重要的指标。
如图1、2所示，所述的嵌入式电感线圈1嵌在环氧筒5的涡旋槽内，嵌入式电感线圈1上覆盖环氧树脂胶，所述的环氧筒5、高压电阻阵列2均固定在环氧绝缘支架4上，环氧绝缘支架4固定安装在支撑瓷瓶6上，支撑瓷瓶6安装在高压电源系统的输出端。由于网络中的电感瞬间承受极高的电压，可达50KV，因此采用嵌入式电感线圈1的设计方式，即将铜导体嵌在带有涡旋槽的环氧筒5中。高压电阻阵列2并联在嵌入式电感线圈1的两端，以保证LR网络在承受脉冲放电电流时的高可靠性。
在中性束高压电源系统中，输出额定电压50KV，输出额定稳态电流100A，电源等效负载Z=500 ，设置LR网络缓冲器中嵌入式电感线圈1的电感量为100uH，且为空芯电感，稳态100A，瞬态电流峰值800A，脉宽2us；高压电阻阵列2的阻值为10
，稳态电流0A,瞬态3kA，无感，耐压50kV。在高压正常运行时，主回路电流通过嵌入式电感线圈1，高压电阻阵列2被旁路。
在出现负载打火短路时，前级快速开关IGBT可以3us切断电源，限制负载打火期间电源向负载提供的能量，然而分布电容C在前级关断时被充电到50kV。分布电容C向负载释放能量，高压电阻阵列2会吸收电源输出分布电容C的绝大部分储能，同时保持电源性能不变，这是由于放电时间很短，嵌入式电感线圈1对电流起到阻塞作用，电流大部分通过高压电阻阵列2。
图4表明了在输出短路时，LR网络相关的电参数,其中a为负载电流波形，b为电感L的电流波形，c为高压电源输出电流波形，d为高压电源输出电压。可以看出，在负载打火或短路时，输出电流峰值被限制在8倍稳态电流以内，脉宽在2微秒以内，高压电源输出电流无任何过冲，保证了负载和电源的安全可靠。
总之，本实用新型解决了热核聚变反应堆各类辅助加热高压电源的输出打火保护问题，在高压电源输出短路或打火时抑制短路电流，使真空器件运行在安全的工作区，较传统的磁芯缓冲器相比，本实用新型的结构简单、成本低，易于设计和调试。
Claims (6)
1.一种中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：包括嵌入式电感线圈（1），高压电阻阵列（2）并联在嵌入式电感线圈（1）的两端，嵌入式电感线圈（1）与高压电阻阵列（2）的两并联端引出高压引出线（3）。
2.根据权利要求1所述的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：所述的嵌入式电感线圈（1）设置在环氧筒（5）内，所述的高压电阻阵列（2）由多个并联的高压电阻组成，多个并联的高压电阻并联在嵌入式电感线圈（1）的两端。
3.根据权利要求1所述的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：所述嵌入式电感线圈（1）与高压电阻阵列（2）的并联端引出的一端高压引出线（3）接分布电容C，引出的另一端高压引出线（3）接负载，并联的嵌入式电感线圈（1）和高压电阻阵列（2）、分布电容C以及负载构成回路，高压电源并接在分布电容C上。
4.根据权利要求2所述的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：所述的嵌入式电感线圈（1）嵌在环氧筒（5）的涡旋槽内，嵌入式电感线圈（1）上覆盖环氧树脂胶，所述的环氧筒（5）、高压电阻阵列（2）均固定在环氧绝缘支架（4）上，环氧绝缘支架（4）固定安装在支撑瓷瓶（6）上，支撑瓷瓶（6）安装在高压电源系统的输出端。
5.根据权利要求2所述的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：所述的高压电阻的个数为8个。
6.根据权利要求2所述的中性束高压脉冲电源LR网络缓冲器，其特征在于：所述的嵌入式电感线圈（1）采用铜导体。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102510208A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-06-20 | 合肥华耀电子工业有限公司 | 中性束高压脉冲电源lr网络缓冲器 |
| CN103730887A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-16 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种吸收分布电容释放能量的缓冲器 |
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2011
- 2011-11-11 CN CN2011204457022U patent/CN202363892U/zh not_active Expired - Fee Related
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