CN210640862U - 改进高压充电装置及脉冲成形网络系统 - Google Patents

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蒋培
罗劼
凌达
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Abstract

本实用新型公开了改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,包括充电机、电容器、脉冲发生单元、触发单元和负载,所述充电机的输出端与电容器的输入端电性连接,且电容器和触发单元的输出端均与脉冲发生单元的输入端电性连接,所述脉冲发生单元的输出端分别与充电机和负载的输入端电性连接,本实用新型涉及电力系统技术领域。该改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,通过从元器件选择、功能电路实现、信号传输、干扰源合理分布、接口输入输出、模块化分配及布局等逐步贯彻执行电磁兼容设计,同时在高精度充电装置的软件设计过程中,采取软件滤波措施,提高抗干扰能力。

Description

改进高压充电装置及脉冲成形网络系统
技术领域
本实用新型涉及电力系统技术领域,具体为改进高压充电装置及脉冲成形网络系统。
背景技术
脉冲功率技术是基于国防科研需求而发展起来的一门技术,应用在高功率粒子束、电磁发射、高功率微波、核聚变等领域,随着脉冲功率技术向高功率、多样化、高重频、全固态、模块化、小型化的方向发展,已经越来越多的应用于民用和工业部门,有着极为广泛的应用和发展前景,主要在能源境科学、医疗和生物工程、教育等多个领域,如纳米制造、辐射改性、消毒杀菌、高压除尘、疾病治疗和有机废水处理等。
在脉冲功率技术发展早期,主要是应用在军事领域而且当时还由于各种技术条件的限制,脉冲功率源的体积比较庞大、成本非常高,随着高新技术和电力电子器件的发展,脉冲功率电源逐渐也应用于民用领域,而早期庞大的体积不利于使用和推广,因为之前的脉冲功率源体积比较大,电压等级高的电路和电压等级相对较低的电路距离较远,也就没有考虑磁场辐射和电磁力的影响,但是随着脉冲功率源向小型化、模块化的方向发展,充电电源与储能电容器、脉冲成形网络PFN通常会集成在一个框架内,充电电源与储能电容器和脉冲成形网络PFN各部分电路的间距变得较小,受到较强的磁场干扰,而且磁场干扰和电磁力的影响也成为了制约脉冲功率技术发展的重要问题之一。
在高频高压的工况下实现输出端的恒流高压,整个电路的控制是以控制芯片的控制板实现的,主电路的高频高压信号对控制电路产生电磁干扰,并且为了提高整个充电机装置的功率密度,主电路和控制电路在空间上较近,受到较强的磁场干扰,是制约脉冲功率技术发展的重要问题之一,对于整个充电系统来讲,充电机是为强磁场实验室服务的,意味着充电机工作的电磁环境恶劣多变,如何实现充电机装置自身的电磁兼容,以及抵抗外界的电磁干扰,对装置在脉冲功率电源放电时的磁场分布和电动力影响设计是保证充电机装置稳定工作是需要克服的难点。
针对电路特点以及电磁兼容性规范中对设备级电磁兼容性的设计要求,对设备进行详细的电磁兼容性设计,从元器件选择、功能电路实现、信号传输、干扰源合理分布、接口输入输出、模块化分配及布局等逐步贯彻执行电磁兼容设计,在高精度充电机的硬件设计过程中,采取了滤波、接地、搭接、屏蔽等措施提高产品的电磁兼容性,同时在高精度充电装置的软件设计过程中,采取软件滤波措施,提高抗干扰能力。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本实用新型提供了改进高压充电装置及脉冲成形网络系统电磁兼容性的方法,改进高压充电装置及脉冲成形网络系统的电磁兼容性,并提高系统工作的稳定性。
(二)技术方案
为实现以上目的,本实用新型通过以下技术方案予以实现:改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,包括充电机、电容器、脉冲发生单元、触发单元和负载,所述充电机的输出端与电容器的输入端电性连接,且电容器和触发单元的输出端均与脉冲发生单元的输入端电性连接,所述脉冲发生单元的输出端分别与充电机和负载的输入端电性连接。
优选的,所述脉冲发生单元包括晶闸管S1、晶闸管S2、续流二级管D1、续流二极管D2、隔离二极管D3和调波电感L1,所述晶闸管S1一端的接线端通过导线与晶闸管S2一端的接线端连接,所述晶闸管S1另一端的接线端通过导线与电容C1的负极连接,且晶闸管S2另一端的接线端通过导线与隔离二极管D3一端的接线端连接,所述隔离二极管D3另一端的接线端分别通过导线与续流二级管D2和调波电感L1的接线端连接,且续流二级管D1的接线端通过导线与续流二极管D2的接线端连接,。
优选的,所述负载包括罗氏线圈L2和电阻R,所述罗氏线圈L2一端的接线端通过导线与电阻R一端的接线端连接,且罗氏线圈L2另一端的接线端通过导线与调波电感L1另一端的接线端连接,所述电阻R另一端的接线端通过导线分别与续流二极管D1和电容C1的正极连接。
(三)有益效果
本实用新型提供了改进高压充电装置及脉冲成形网络系统。与现有技术相比具备以下有益效果:该改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,通过印制板优化设计,印制板采用多层板,地层和电源层与信号层分开,中间两层或多层为地层和电源层,这两层或多层形成一个低阻抗的电源分配系统,能够作为其余层辐射干扰的屏蔽,同时通过放电回路是大功率脉冲电源实现指标的核心,是实现高电压、大电流、高参数、高可靠性大功率脉冲电源的关键,本设计在两个基本拓扑的基础上进行了设计,该放电回路的晶闸管采用串联冗余、续流二极管采用串联冗余、并增加隔离二极管来消除故障模块对其他模块的正常放电影响,具有可靠性高的突出优点,通过对设备进行详细的电磁兼容性设计,从元器件选择、功能电路实现、信号传输、干扰源合理分布、接口输入输出、模块化分配及布局等逐步贯彻执行电磁兼容设计,在高精度充电机的硬件设计过程中,采取了滤波、接地、搭接、屏蔽等措施提高产品的电磁兼容性,同时在高精度充电装置的软件设计过程中,采取软件滤波措施,提高抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型改进高压充电装置的结构示意图;
图2为本实用新型改进高压充电装置的工作电路图。
图中:1充电机、2电容器、3脉冲发生单元、4触发单元、5负载。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2,本实用新型实施例提供一种技术方案:改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,包括充电机1、电容器2、脉冲发生单元3、触发单元4和负载5,充电机1的输出端与电容器2的输入端电性连接,且电容器2和触发单元4的输出端均与脉冲发生单元3的输入端电性连接,脉冲发生单元3的输出端分别与充电机1和负载5的输入端电性连接,脉冲发生单元3包括晶闸管S1、晶闸管S2、续流二级管D1、续流二极管D2、隔离二极管D3和调波电感L1,晶闸管S1一端的接线端通过导线与晶闸管S2一端的接线端连接,晶闸管S1另一端的接线端通过导线与电容C1的负极连接,且晶闸管S2另一端的接线端通过导线与隔离二极管D3一端的接线端连接,隔离二极管D3另一端的接线端分别通过导线与续流二级管D2和调波电感L1的接线端连接,且续流二级管D1的接线端通过导线与续流二极管D2的接线端连接,负载5包括罗氏线圈L2和电阻R,罗氏线圈L2一端的接线端通过导线与电阻R一端的接线端连接,且罗氏线圈L2另一端的接线端通过导线与调波电感L1另一端的接线端连接,电阻R另一端的接线端通过导线分别与续流二极管D1和电容C1的正极连接。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,其特征在于:包括充电机(1)、电容器(2)、脉冲发生单元(3)、触发单元(4)和负载(5),所述充电机(1)的输出端与电容器(2)的输入端电性连接,且电容器(2)和触发单元(4)的输出端均与脉冲发生单元(3)的输入端电性连接,所述脉冲发生单元(3)的输出端分别与充电机(1)和负载(5)的输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,其特征在于:所述脉冲发生单元(3)包括晶闸管S1、晶闸管S2、续流二级管D1、续流二极管D2、隔离二极管D3和调波电感L1,所述晶闸管S1一端的接线端通过导线与晶闸管S2一端的接线端连接,所述晶闸管S1另一端的接线端通过导线与电容C1的负极连接,且晶闸管S2另一端的接线端通过导线与隔离二极管D3一端的接线端连接,所述隔离二极管D3另一端的接线端分别通过导线与续流二级管D2和调波电感L1的接线端连接,且续流二级管D1的接线端通过导线与续流二极管D2的接线端连接。
3.根据权利要求1所述的改进高压充电装置及脉冲成形网络系统,其特征在于:所述负载(5)包括罗氏线圈L2和电阻R,所述罗氏线圈L2一端的接线端通过导线与电阻R一端的接线端连接,且罗氏线圈L2另一端的接线端通过导线与调波电感L1另一端的接线端连接,所述电阻R另一端的接线端通过导线分别与续流二极管D1和电容C1的正极连接。
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