DE102018221518A1 - Hochspannungsgenerator zum Bereitstellen eines Hochspannungsimpulses - Google Patents

Hochspannungsgenerator zum Bereitstellen eines Hochspannungsimpulses Download PDF

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Martin Koschmieder
Oliver Heuermann
Marvin Möller
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator (12) zum Bereitstellen eines Hochspannungsimpulses (14), mit- einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen (16, 18), die jeweils zwei Eingangs- und zwei Ausgangsanschlüsse (20, 22, 24, 26) sowie einen Kondensator (28) aufweisen, wobei an die Eingangsanschlüsse (20, 22) ein steuerbares Schaltelement (30) angeschlossen ist und Plus-Anschlüsse (20, 24) und Minus-Anschlüsse (22, 26) über eine jeweilige Diode (32, 34) elektrisch miteinander verbunden sind,- einer Reihenschaltung aus den Energiespeicherzellen (16, 18),- einem Impulstransformator (36), sowie- einem Ladeanschluss zum Aufladen der Kondensatoren (28).Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsgenerator dahingehend weiterzubilden, dass eine größere Impulsrate erreicht werden kann.Erfindungsgemäß weist wenigstens eine der Energiespeicherzellen (18) einen elektrischen Widerstand (44) auf, der in Reihe zu der die Plus-Anschlüsse (20, 24) dieser Energiespeicherzelle (18) verbindenden Diode (32) geschaltet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator zum Bereitstellen eines Hochspannungsimpulses, mit einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen, wobei jede der Energiespeicherzellen jeweils wenigstens zwei Eingangs- und zwei Ausgangsanschlüsse sowie einen Kondensator aufweist, der mit einem ersten seiner Anschlüsse an einem Minus-Anschluss der beiden Eingangsanschlüsse und mit einem zweiten seiner Anschlüsse an einem Plus-Anschluss der beiden Ausgangsanschlüsse angeschlossen ist, wobei an die Eingangsanschlüsse ein steuerbares Schaltelement angeschlossen ist und die Plus-Anschlüsse und die Minus-Anschlüsse jeweils über eine Diode elektrisch miteinander verbunden sind, indem jeweilige Anoden der Dioden an den Eingangsanschlüssen und jeweilige Kathoden der Dioden an den Ausgangsanschlüssen angeschlossen sind, einer Reihenschaltung aus den Energiespeicherzellen, bei der die jeweiligen Eingangsanschlüsse einer jeweiligen der Energiespeicherzellen an die jeweiligen Ausgangsanschlüsse einer in der Reihenschaltung vorgeordneten der Energiespeicherzellen angeschlossen sind, sodass die Reihenschaltung als Eingangsanschlüsse die Eingangsanschlüsse der ersten der Energiespeicherzellen und als Ausgangsanschlüsse die Ausgangsanschlüsse der letzten der Energiespeicherzellen bereitstellt, einem Impulstransformator mit wenigstens einer Primärwicklung und wenigstens einer Sekundärwicklung zum Bereitstellen des Hochspannungsimpulses, wobei die wenigstens eine Primärwicklung an den Plus-Anschlüssen der Reihenschaltung angeschlossen ist, sowie einem Ladeanschluss zum Aufladen der Kondensatoren mit Energie aus einer an den Ladeanschluss anschließbaren Energiequelle, wobei ein Minus-Anschluss des Ladeanschlusses durch den Minus-Anschluss des Ausgangsanschlusses der Reihenschaltung und ein Plus-Anschluss durch einen der Plus-Anschlüsse der ersten der Energiespeicherzellen bereitgestellt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Hochfrequenzgenerator mit einem Magnetron und einem Hochspannungsgenerator, der an das Magnetron angeschlossen ist.
  • Hochspannungsgeneratoren der gattungsgemäßen Art sowie auch Hochfrequenzgeneratoren, die wenigstens ein Magnetron aufweisen, das an gattungsgemäße Hochspannungsgeneratoren angeschlossen sind, sind dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Gattungsgemäße Hochspannungsgeneratoren dienen dazu, Hochspannungsimpulse zu erzeugen, um damit weitere elektrische Einrichtungen, wie beispielsweise ein Magnetron, betreiben zu können. Hochspannungsgeneratoren können zum Beispiel dazu dienen, ein Magnetron in bestimmungsgemäßer Weise zu betreiben, um einen Hochfrequenzgenerator bereitzustellen, mit dem elektromagnetische Wellen, beispielsweise im Zentimeter-Bereich oder dergleichen, erzeugt werden können, damit unterschiedlichste Anwendungen realisiert werden können, beispielsweise im Sicherheitsbereich, bei einer zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und/oder dergleichen. Gattungsgemäße Hochspannungsgeneratoren nutzen zu diesem Zweck häufig eine Marx-Topologie, bei der eine vorgegebene Anzahl von Kondensatoren als Energiespeicher dient, wobei die Kondensatoren in einem ersten Betriebsmodus parallelgeschaltet aufgeladen werden und in einem zweiten Betriebsmodus in Reihe geschaltet die elektrische Energie für den Hochspannungsimpuls bereitstellen. Die bereitgestellte Energie wird dem Impulstransformator an einer Primärwicklung zugeführt. Der Impulstransformator nimmt eine Spannungswandlung vor, sodass an einer Sekundärwicklung des Impulstransformators der Hochspannungsimpuls entsprechend bereitgestellt wird.
  • Bei vielen Anwendungen ist es heutzutage erwünscht, eine Mehrzahl von Hochspannungsimpulsen in einer möglichst kurzen zeitlichen Abfolge aufeinander bereitstellen zu können. So ist es zum Beispiel im Sicherheitsbereich sowie auch bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittlerweile erwünscht, Impulsraten der Hochspannungsimpulse von bis zu 1 kHz oder auch mehr bereitstellen zu können.
  • Bei Hochspannungsgeneratoren der gattungsgemäßen Art erweist es sich jedoch als problematisch, dass aufgrund des Impulstransformators nach Erzeugung eines jeweiligen einzelnen Hochspannungsimpulses die im Impulstransformator und gegebenenfalls an seiner Sekundärwicklung angeschlossenen Schaltkreis gespeicherte Energie über einen Freilaufpfad durch die Energiespeicherzellen absorbiert werden muss. Dabei erweist es sich als nachteilig, dass eine Zeitkonstante für die Energieabsorption in einem Zeitraum liegt, der sich über eine oder mehrere Millisekunden erstrecken kann. Hierdurch ist die Impulsrate, die durch den Hochspannungsgenerator bereitgestellt werden kann, sehr begrenzt, sodass insbesondere gewünschte Impulsraten bis zu einem kHz oder auch mehr mit bekannten Hochspannungsgeneratoren nicht erreicht werden können.
  • Würde nämlich die jeweilige Energie vor dem Erzeugen eines folgenden Hochspannungsimpulses nicht vollständig absorbiert, kann dies dazu führen, dass die gespeicherte Energie mit jedem Impuls zunimmt. Dies kann zu unerwünschten und gefährlichen Zuständen führen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Hochspannungsgenerator sowie einen gattungsgemäßen Hochfrequenzgenerator dahingehend weiterzubilden, dass eine größere Impulsrate erreicht werden kann.
  • Als Lösung werden mit der Erfindung ein Hochspannungsgenerator sowie ein Hochfrequenzgenerator gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
  • Bezüglich eines gattungsgemäßen Hochspannungsgenerators wird insbesondere vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Energiespeicherzellen einen elektrischen Widerstand aufweist, der in Reihe zu der die Plus-Anschlüsse dieser Energiespeicherzelle verbindenden Diode geschaltet ist.
  • Bezüglich eines gattungsgemäßen Hochfrequenzgenerators wird insbesondere vorgeschlagen, dass dessen Hochspannungsgenerator gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
  • Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass durch den elektrischen Widerstand eine verstärkte Dämpfung bezüglich der Energieabsorption erreicht werden kann, sodass die Zeit für die Adsorption der Energie erheblich verkürzt werden kann. Dabei hat sich herausgestellt, dass der elektrische Widerstand nicht an irgendeiner beliebigen Position der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen angeordnet werden sollte, weil dann die Funktionalität bezüglich der Bereitstellung des Hochspannungsimpulses und/oder auch bezüglich des Aufladens der Kondensatoren beeinträchtigt sein könnte. Um dies weitgehend zu vermeiden, wird der elektrische Widerstand gemäß der Erfindung zu den die Plus-Anschlüsse der ersten Energiespeicherzelle verbindenden Diode in Reihe geschaltet. Dadurch kann erreicht werden, dass die Beeinträchtigung für die bestimmungsgemäße Funktion des Hochspannungsgenerators weitgehend gering gehalten werden kann.
  • Die Erfindung erlaubt es somit, eine Wiederholrate der Hochspannungsimpulse beziehungsweise eine Impulsrate erheblich zu vergrößern, sodass insbesondere eine Impulsfrequenz von 1 kHz oder auch größer erreicht werden kann.
  • Die Erfindung kann darüber hinaus auf einfache Weise realisiert werden, indem lediglich eine Ergänzung an einer der Energiespeicherzellen vorgenommen zu werden braucht. Auf diese Weise kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass zum Beispiel lediglich die erste der Energiespeicherzellen der Reihenschaltung eines bereits bestehenden Hochspannungsgenerators gegen eine gemäß der Erfindung ausgebildete Energiespeicherzelle ausgetauscht zu werden braucht. Somit können bereits bestehende Hochspannungsgeneratoren auf einfache Weise nachgerüstet werden.
  • Insgesamt kann die Zeitkonstante für die Absorption und somit die eines Freilaufstroms durch die Reihenschaltung deutlich reduziert werden, weil die Zeitkonstante, zumindest indirekt, proportional zu einem Gesamtwiderstand des entsprechenden Freilaufpfades durch die Energiespeicherzellen der Reihenschaltung ist.
  • Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist es also, durch eine gezielte Anordnung von wenigstens einem elektrischen Wiederstand im Freilaufpfad die gespeicherte Energie nach einem Impulsende des Hochspannungsimpulses mit einer möglichst kleinen Zeitkonstante zu absorbieren, wobei zugleich die Beeinträchtigung der Bereitstellung der Hochspannungsimpulse im Wesentlichen vermieden werden soll. Dies erlaubt es dann, eine Impulsrate deutlich zu vergrößern.
  • Im bestimmungsgemäßen Betrieb können mittels des Hochspannungsgenerators Hochspannungsimpulse bereitgestellt werden, mit denen eine Impulsleistung von zum Beispiel etwa 8 kW bis etwa 10 kW erreicht werden kann. Natürlich können auch kleinere oder größere Leistungen je nach Anwendung realisiert werden. Ein Hochspannungsimpuls kann zum Beispiel eine Impulsspannung mit einer Amplitude in einem Bereich von etwa 10 KV bis etwa 50 KV umfassen. Je nach Anwendung kann die Spannung jedoch auch variieren und insbesondere beispielsweise auch größer als 50 KV sein.
  • Die Hochspannungsimpulse werden mittels der Sekundärwicklung des Impulstransformators bereitgestellt. Zu diesem Zweck wird die Primärwicklung des Impulstransformators mittels der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen entsprechend beaufschlagt, sodass sekundärseitig der gewünschte Hochspannungsimpuls bereitgestellt werden kann. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass mittels der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen Energieimpulse bereitgestellt werden, die eine Amplitude von zum Beispiel etwa 500 Volt bis etwa 2 KV oder auch mehr umfassen können.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass diese Spannung eingestellt werden kann, indem zum Beispiel nur so viele der Energiespeicherzellen für die Bereitstellung eines jeweiligen Hochspannungsimpulses aktiviert werden, wie für einen jeweiligen gewünschten Hochspannungsimpuls erforderlich ist. Deshalb brauchen für die Bereitstellung eines jeweiligen Hochspannungsimpulses natürlich nicht sämtliche Energiespeicherzellen der Reihenschaltung aktiviert zu werden. Je nach Bedarf kann dies auch variieren oder sogar während eines einzelnen Hochspannungsimpulses geändert werden. So ist es zum Beispiel möglich, um eine möglichst große Impulsbreite zu erreichen, während des Zeitraums des Hochspannungsimpulses mit zunehmender Zeit zusätzliche Energiespeicherzellen hinzuzuschalten beziehungsweise zu aktivieren, um zum Beispiel eine Amplitude des Hochspannungsimpulses zu stabilisieren oder dergleichen. Durch Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren einzelner der Energiespeicherzellen der Reihenschaltung kann somit in gewünschter Weise auf den Hochspannungsimpuls hinsichtlich seiner Eigenschaften eingewirkt werden.
  • Die Energiespeicherzellen können als einzeln handhabbare Bauteile ausgebildet sein, sodass eine hohe Flexibilität bezüglich der Erstellung der Reihenschaltung erreicht werden kann. Indem lediglich die Eingangsanschlüsse einer jeweiligen der Energiespeicherzellen mit den Ausgangsanschlüssen einer unmittelbar vorhergehenden Energiespeicherzelle der Reihenschaltung elektrisch verbunden werden, kann somit die Reihenschaltung nahezu beliebig hinsichtlich der Anzahl der Energiespeicherzellen ausgerüstet werden. Dadurch ist eine modulare Bauweise erreichbar, die es erlaubt, den Hochspannungsgenerator mit großer Flexibilität an eine gewünschte Anwendung anpassen zu können.
  • Die Kondensatoren der Energiespeicherzellen werden dabei vorzugsweise derart hinsichtlich ihrer Spannungsfestigkeit, Kapazität und Strombelastbarkeit derart gewählt, dass der gewünschte Hochspannungsimpuls hinsichtlich seines Energieinhalts realisiert werden kann.
  • Zum Aktivieren einer jeweiligen der Energiespeicherzellen in der Reihenschaltung bei der Bereitstellung des Hochspannungsimpulses ist für jede der Energiespeicherzellen das steuerbare Schaltelement vorgesehen, welches zum Aktivieren der Energiespeicherzelle in einen eingeschalteten Schaltzustand geschaltet wird. Wird kein Hochspannungsimpuls bereitgestellt, oder ist die entsprechende Energiespeicherzelle deaktiviert oder wird dessen Kondensator aufgeladen, ist das Schaltelement n einem ausgeschalteten Schaltzustand.
  • Um die Funktionalität einer jeweiligen Energiespeicherzelle zu realisieren, sind die beiden Dioden vorgesehen. Auch wenn in der vorliegenden Ausgestaltung Dioden vorgesehen sind, können die Dioden je nach Bedarf natürlich auch durch Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschaltelemente ersetzt sein, die in geeigneter Weise in einem Schaltbetrieb betrieben werden. Die Dioden können in einem derartigen Fall also zum Beispiel wie das steuerbare Schaltelement ausgebildet sein. Die Schaltelemente sind dann mittels einer geeigneten Steuereinheit in vorgebbarer Weise zu steuern, sodass die gewünschte Funktionalität bereitgestellt werden kann, die zumindest die Funktionalität der Dioden umfasst.
  • Der Impulstransformator ist dazu ausgelegt, Energieimpulse mit hohen Flankensteilheiten übertragen zu können. Zu diesem Zweck kann der Impulstransformator einen geeigneten ferromagnetischen Kern aufweisen, der zum Beispiel aus einem geeigneten Ferrit oder dergleichen gebildet sein kann. Die wenigstens eine Primärwicklung und die wenigstens eine Sekundärwicklung können in geeigneter Weise auf den Kern des Impulstransformators gewickelt sein, beispielsweise indem die Wicklungen übereinander angeordnet sind. Besonders vorteilhaft können die Wicklungen zumindest teilweise auch bifilar gewickelt sein. Dem Grunde nach kann der Impulstransformator jedoch auch zwei oder mehr Primär- und/oder Sekundärwicklungen aufweisen. Diese können zumindest teilweise parallelgeschaltet sein.
  • Der Hochspannungsgenerator weist ferner den Ladeanschluss zum Aufladen der Kondensatoren mit Energie aus einer an den Ladeanschluss anschließbaren Energiequelle auf. Der Ladeanschluss kann dazu vorgesehen sein, an eine Gleichspannungsenergiequelle angeschlossen zu werden, die eine vorgegebene Gleichspannung bereitstellt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Energiequelle eine Gleichspannung in einem Bereich von etwa 0 V bis etwa 400 V bereitstellt. Die Energiequelle kann zu diesem Zweck ein Netzteil umfassen, welches an ein öffentliches Energieversorgungsnetz als Energiequelle oder dergleichen angeschlossen sein kann. Das öffentliche Energieversorgungsnetz kann zum Beispiel eine dreiphasige Wechselspannung bereitstellen, die zum Beispiel etwa 400 V betragen kann. Eine Frequenz der Wechselspannung kann zum Beispiel in einem Bereich von etwa 50 Hz bis etwa 60 Hz liegen.
  • Ein Minus-Anschluss des Ladeanschlusses ist dabei durch den Minus-Anschluss des Ausgangsanschlusses der Reihenschaltung und ein Plus-Anschluss des Ladeanschlusses ist durch einen der Plus-Anschlüsse der ersten der Energiespeicherzellen bereitgestellt. Hierdurch ist es möglich, die Energiespeicherzellen parallel aus der Energiequelle mit elektrischer Energie zu versorgen, sodass deren Kondensatoren aufgeladen werden. Durch die Schaltungstopologie der Reihenschaltung und der Energiespeicherzellen ergibt sich, dass die Kondensatoren zum Aufladen nach Art einer Parallelschaltung mit der Energiequelle elektrisch gekoppelt werden, sodass sie gleichzeitig durch die Energiequelle aufgeladen werden, und zwar auf eine Kondensatorspannung, die im Wesentlichen etwa der durch die Energiequelle bereitgestellten Gleichspannung entspricht. Dadurch kann ein schnelles Aufladen der Kondensatoren der Energiespeicherzellen erreicht werden, sodass auch eine entsprechend große Impulsrate des Hochspannungsgenerators erreicht werden kann.
  • Die Energiequelle kann aber auch durch eine Wechselspannungsquelle gebildet sein. In diesem Fall kann dann vorgesehen sein, dass der Ladeanschluss durch den Plus-Anschluss der Eingangsanschlüsse der ersten der Energiespeicherzellen der Reihenschaltung und den Minus-Anschluss der Ausgangsanschlüsse der Reihenschaltung gebildet ist. In diesem Fall können die Dioden zugleich auch eine Gleichrichterfunktion realisieren, sodass eine an das Energieversorgungsnetz angeschlossene Ladeeinheit reduziert oder sogar eingespart werden kann.
  • Der elektrische Widerstand kann - je nach Bedarf und gegebenenfalls auch Widerstandswert - auch durch eine Leitungsführung der entsprechenden Energiespeicherzelle realisiert sein. Natürlich kann der elektrische Widerstand auch durch ein separates Bauteil gebildet sein, welches an der jeweiligen Energiespeicherzelle angeordnet ist.
  • Der elektrische Widerstand ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine geeignete Leistungsfähigkeit bereitstellen zu können, sodass die zu absorbierende Energie in der vorgesehenen Zeit zuverlässig und sicher in Wärme umgewandelt werden kann. Zu diesem Zweck kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der elektrische Widerstand an eine geeignete Kühleinheit beziehungsweise Wärmesenke angeschlossen ist, die es erlaubt, die im bestimmungsgemäßen Betrieb anfallende Wärmeenergie zuverlässig abzuführen.
  • Auch wenn der Hochfrequenzgenerator vorliegend das Merkmal des wenigstens einen Magnetrons aufweist, soll dieser Begriff jedoch nicht hierauf beschränkt ausgelegt sein. Vielmehr ist dieser Begriff so auszulegen, dass kann anstelle des Magnetrons auch ein Klystron oder dergleichen vorgesehen sein kann. Insofern soll der Begriff „Magnetron“ in dieser Offenbarung auch vergleichbare Einrichtungen wie das Klystron oder dergleichen umfassen, und zwar insbesondere auch solche Einrichtungen, die Hochspannung nutzen, um elektromagnetische Wellen, besonders im Bereich der Hochfrequenz, abzugeben.
  • Durch die Erfindung ist es insgesamt möglich, dass die zu absorbierende Energie mit einer Zeitkonstante absorbiert werden kann, die deutlich kleiner als eine Millisekunde ist, vorzugsweise im Bereich von etwa wenigen Mikrosekunden liegt. Dadurch kann mittels des erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators eine hohe Impulsrate für die Hochspannungsimpulse erreicht werden, sodass auch Impulsraten von etwa 1 kHz oder sogar mehr erreicht werden können.
  • Dadurch eröffnen sich mit der Erfindung auch neue Anwendungsfelder, sodass zum Beispiel eine Containerdurchleuchtung mit einer großen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, sodass zum Beispiel ein Containerzug bereits während des Fahrbetriebs bei einem Passieren einer entsprechenden Durchleuchtungsanlage zuverlässig durchleuchtet werden kann. Darüber hinaus ergeben sich natürlich noch eine Reihe weiterer Anwendungen, die erst dadurch sinnvoll realisiert werden können, weil eine hohe Impulsrate durch den Hochspannungsgenerator bereitgestellt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn nur die erste der Energiespeicherzellen den elektrischen Widerstand aufweist. Dadurch kann die Erfindung auf sehr einfache Weise realisiert werden, sodass lediglich die erste der Energiespeicherzellen entsprechend angepasst zu werden braucht. Gerade im Hinblick auf eine Nachrüstung bestehender Hochspannungsgeneratoren kann die Erfindung auf einfache Weise ohne großen Aufwand auch nachträglich realisiert werden. Es sind außer dem elektrischen Widerstand dem Grunde nach keine weiteren Elemente erforderlich, um die Erfindung zu realisieren. Die Erfindung kann in diesem Fall besonders einfach realisiert werden, wodurch sich insbesondere die Option ergibt, dass die Erfindung auch bei bestehenden Hochspannungsgeneratoren auf einfache Weise nachgerüstet werden kann.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, dass ein Widerstandsschaltelement zum elektrischen Widerstand parallelgeschaltet ist. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere dafür, dass das Widerstandselement nicht nur ausschließlich in der ersten der Energiespeicherzellen der Reihenschaltung angeordnet ist. Dem Grunde nach kann der elektrische Widerstand natürlich auch in einer anderen oder mehreren beliebigen Energiespeicherzellen angeordnet sein. Es können als elektrischer Widerstand natürlich auch mehrere elektrische Widerstände vorgesehen sein, die in mehreren der Energiespeicherzellen angeordnet sind. Da die in anderen Energiespeicherzellen als der ersten der Energiespeicherzellen angeordneten elektrischen Widerstände jedoch Einfluss auf die Bereitstellung des Hochspannungsimpulses und/oder weiterer Funktionen nehmen können, kann in diesem Fällen durch das parallelgeschaltete Widerstandsschaltelement erreicht werden, dass für die Bereitstellung des Hochspannungsimpulses und/oder der weiteren Funktionen der elektrische Widerstand kurzgeschlossen wird, sodass sein Einfluss für die Bereitstellung des Hochspannungsimpulses im Wesentlichen vernachlässigt werden kann. Der elektrische Widerstand kann braucht nämlich nur für den Zeitraum des Absorbierens der Energie aktiviert zu sein.
  • Vorzugsweise ist der Plus-Anschluss des Ladeanschlusses durch den Plus-Anschluss des Ausgangsanschlusses der ersten der Energiespeicherzellen bereitgestellt. Dadurch kann der Kondensator der ersten der Energiespeicherzellen unmittelbar mit der Energiequelle, die in diesem Fall eine Gleichspannungsquelle sein sollte, gekoppelt werden. Dadurch kann zugleich auch erreicht werden, dass, wenn die erste der Energiespeicherzellen den elektrischen Widerstand aufweist, dieser für den Vorgang des Aufladens der Kondensatoren automatisiert nicht aktiviert ist. Ferner kann hierdurch auch erreicht werden, dass der elektrische Widerstand auch bei der Impulsbereitstellung automatisiert nicht aktiviert ist.
  • Ist der elektrische Widerstand hingegen bei einer oder mehrerer der beliebigen der Energiespeicherzellen angeordnet, sollte der elektrische Widerstand durch das Widerstandsschaltelement für den Vorgang des Aufladens der Kondensatoren kurzgeschlossen werden, um den Aufladevorgang der Kondensatoren nicht nur möglichst effizient, sondern auch möglichst schnell durchführen zu können. Hierdurch kann das Erreichen einer großen Impulsrate für die Hochspannungsimpulse weiter verbessert werden.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand einen von einer Impedanz des Impulstransformators und/oder einer Kapazität eines an der wenigstens einen Sekundärwicklung angeschlossenen Schaltkreises abhängigen Widerstandswert aufweist. Der Widerstandswert des elektrischen Widerstands wird also vorzugsweise abhängig davon gewählt, welche Impedanz der Impulstransformator bereitzustellen vermag und/oder welche Kapazität der sekundärseitig am Impulstransformator angeschlossene Schaltkreis aufweist. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, dass bei einer momentanen Stromunterbrechung auf der Sekundärseite des Impulstransformators insbesondere Leitungskapazitäten des Schaltkreises, aber auch gegebenenfalls weitere Kapazitäten dazu führen können, dass die hier gespeicherte Energie über den Impulstransformator von der Sekundärseite zur Primärseite zugeführt wird. Diese Energie kann dann nicht mehr in die Kondensatoren zurückgespeist werden. Diese Energie ist deshalb primärseitig in Bezug auf den Impulstransformator zu absorbieren. Durch geeignete Wahl des Widerstandswerts kann die Absorption optimiert werden.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn der elektrische Widerstand in Bezug auf seinen Widerstandswert einstellbar ausgebildet ist. Dies erlaubt es, den Hochspannungsgenerator auf einfache Weise an unterschiedliche Anwendungen anpassen zu können. Dadurch kann die Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des Hochspannungsgenerators weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand einen Widerstandswert in einem Bereich von etwa 0,5 Ω bis etwa 15 Ω, vorzugsweise etwa 5 Ω, aufweist. Für den bestimmungsgemäßen Betrieb von gattungsgemäßen Hochspannungsgeneratoren hat sich ein Widerstandswert in diesem Bereich als besonders geeignet erwiesen. Mit den vorgenannten Widerstandswerten kann eine schnelle Absorption der Energie durch den elektrischen Widerstand erreicht werden.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand für eine elektrische Leistung in einem Bereich von etwa 0,2 kW bis etwa 10 kW, vorzugsweise etwa 1 kW, ausgebildet ist. Derartige Widerstände erweisen sich als günstig in der Beschaffung und zugleich können sie auf einfache Weise im Hochspannungsgenerator angeordnet werden. Darüber hinaus erweist sich dieser Leistungsbereich als bevorzugt für die Anwendung von gattungsgemäßen Hochspannungsgeneratoren, um die gewünschte Absorption der Energie erreichen zu können.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand austauschbar angeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass der Hochspannungsgenerator auf einfache Weise an unterschiedliche Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Darüber hinaus besteht natürlich auch die Möglichkeit, einen schadhaften elektrischen Widerstand auf einfache Weise gegen einen funktionsfähigen elektrischen Widerstand auszutauschen. Insbesondere kann hierdurch die Wartung und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand zumindest teilweise als Schichtwiderstand ausgebildet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass der elektrische Widerstand in hochdynamischer Weise mit elektrischer Spannung und/oder elektrischem Strom beaufschlagt werden kann. Insbesondere kann vermieden werden, dass der elektrische Widerstand mit dem Impulstransformator und/oder weiteren Schaltungsteilen des Hochspannungsgenerators in unerwünschte Wechselwirkung gelangen kann. Darüber hinaus kann erreicht werden, dass die Energieabsorption des elektrischen Widerstands homogenisiert werden kann, sodass eine möglichst gleichmäßige Belastung des elektrischen Widerstands erreicht werden kann.
  • Die für den erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerator angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich zugleich auch für den mit dem erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerator ausgerüsteten Hochfrequenzgenerator und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
  • Es zeigen:
    • 1 in einer schematischen reduzierten Schaltbilddarstellung einen Hochfrequenzgenerator, der ein Magnetron aufweist, welches an einem Hochspannungsgenerator angeschlossen ist;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzelle des Hochspannungsgenerators gemäß 1; und
    • 3 eine schematische Diagrammdarstellung eines Hochspannungsimpulses des Hochspannungsgenerators, mit dem das Magnetron gemäß 1 beaufschlagt wird.
  • 1 zeigt in einer schematischen reduzierten Schaltbilddarstellung einen Hochfrequenzgenerator 10, der ein Magnetron 48 umfasst, welches über Leitungen 50 an einen Hochspannungsgenerator 12 angeschlossen ist. Der Hochspannungsgenerator 12 wird seinerseits mit elektrischer Energie von einer Ladeeinheit 42 versorgt, die zu diesem Zweck ihrerseits an ein nicht weiter dargestelltes öffentliches Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und von diesem mit elektrischer Energie versorgt wird. Vorliegend ist die Ladeeinheit 42 dazu ausgebildet, durch das öffentliche Energieversorgungsnetz mit einer dreiphasigen Wechselspannung von etwa 400 V beaufschlagt zu werden. Die Ladeeinheit 42 ist ferner ausgebildet, eine Leistung von etwa 10 kW zur Verfügung zu stellen. Die Ladeeinheit 42 stellt eine Ladegleichspannung von etwa 400 V bereit. Das Magnetron 48 sowie die elektrischen Leitungen 50 bilden einen Schaltkreis 46.
  • Der Hochspannungsgenerator 12 stellt einen Hochspannungsimpuls 14 (3) bereit, mit dem das Magnetron 48 beaufschlagt wird, woraufhin das Magnetron 48 einen entsprechenden elektromagnetischen Impuls im Hochfrequenzbereich abgibt. Die Funktion des Magnetrons 48 ist im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass von weiteren Erläuterungen hierzu abgesehen wird.
  • Der Hochspannungsgenerator 12 stellt in der vorliegenden Ausgestaltung einen Hochspannungsimpuls 14 mit einer Spannungsamplitude von vorliegend etwa 50 KV bereit. Je nach Anwendung und Konstruktion des Magnetrons 48 kann hier jedoch auch eine andere Spannungsamplitude vorgesehen sein, beispielsweise 20 KV, 40 KV oder sogar auch eine Spannungsamplitude, die größer als 50 KV ist.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung hat das Magnetron 48 die Eigenschaft, dass bei Unterschreiten einer Spannung von etwa 30 KV ein Stromfluss durch die Leitungen 50 abrupt endet. Hierdurch ergeben sich Probleme hinsichtlich der verbleibenden Energie des Hochspannungsimpulses 14, die zumindest teilweise auch kapazitiv in den Leitungen 50 gespeichert ist. Diese Energie kann bei dem Hochspannungsgenerator 12 nicht wieder zum Speichern genutzt werden, wie im Folgenden noch weiter erläutert werden wird.
  • Aus 1 ist ferner der schematische Aufbau des Hochspannungsgenerators 12 ersichtlich, der die Hochspannungsimpulse 14 zum Betrieb des Magnetrons 48 bereitstellt. Der Hochspannungsgenerator 12 dient somit dem Bereitstellen einer Mehrzahl von zeitlich aufeinander folgenden Hochspannungsimpulsen 14.
  • Zu diesem Zweck weist der Hochspannungsgenerator 12 eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen 16, 18 auf, von denen eine einzelne (16) in einer schematischen Schaltbilddarstellung in 2 dargestellt ist. Jede der Energiespeicherzellen 16, 18 weist jeweils zwei Eingangs- und zwei Ausgangsanschlüsse 20, 22, 24, 26 sowie einen Kondensator 28 auf. Der Kondensator 28 ist mit einem ersten seiner Anschlüsse an einem Minus-Anschluss 22 der beiden Eingangsanschlüsse und mit einem zweiten seiner Anschlüsse ein einem Plus-Anschluss 24 der beiden Ausgangsanschlüsse der jeweiligen der Energiespeicherzellen 16, 18 angeschlossen. Zwischen den Eingangsanschlüssen 20, 22 einer jeweiligen der Energiespeicherzellen 16, 18 ist ein steuerbares Schaltelement 30 angeschlossen. Das Schaltelement 30 kann durch ein Halbleiterschaltelement gebildet sein, beispielsweise einen Thyristor, einen in einem Schaltbetrieb betriebenen Transistor, insbesondere ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT) aber auch ein Feldeffekttransistor, beispielsweise eine Metaloxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor (MOSFET), oder dergleichen.
  • Die Plus-Anschlüsse 20, 24 sowie entsprechend auch die Minus-Anschlüsse 22, 26 sind jeweils über eine jeweilige Diode 32, 34 elektrisch miteinander verbunden, indem jeweilige Anoden der Dioden 32, 34 an den Eingangsanschlüssen 20, 22 und jeweilige Kathoden der Dioden 32, 34 an den Ausgangsanschlüssen 24, 26 angeschlossen sind.
  • Der Hochspannungsgenerator 12 umfasst bei der hier dargestellten Ausgestaltung gemäß 1 fünf Energiespeicherzellen 16, 18, die vorliegend in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Bei der Reihenschaltung sind die jeweiligen Eingangsanschlüsse 20, 22 einer jeweiligen der Energiespeicherzellen 16, 18 an die jeweiligen Ausgangsanschlüsse 24, 26 einer in der Reihenschaltung unmittelbar vorgeordneten der Energiespeicherzellen 16, 18 angeschlossen, sodass die Reihenschaltung als Eingangsanschlüsse die Eingangsanschlüsse 20, 22 der ersten der Energiespeicherzellen 18 und als Ausgangsanschlüsse die Ausgangsanschlüsse 24, 26 der letzten der Energiespeicherzellen 16 bereitstellt. Bei alternativen Ausgestaltungen kann die Anzahl der Energiespeicherzellen 16 natürlich nahezu beliebig variiert werden, um den Hochspannungsgenerator 12 an eine jeweilige Anwendung anzupassen. Für die Anwendung der Erfindung ist dies jedoch nicht entscheidend.
  • Der Hochfrequenzgenerator 12 umfasst ferner einen Impulstransformator 36, der vorliegend eine Primärwicklung 38 und eine Sekundärwicklung 40 zum Bereitstellen des Hochspannungsimpulses 14 aufweist. An die Sekundärwicklung 40 ist der Schaltkreis 46 angeschlossen. Die Primärwicklung 38 und die Sekundärwicklung 40 sind auf einem nicht weiter dargestellten ferromagnetischen Kern gewickelt. Vorliegend ist ferner vorgesehen, dass die Primärwicklung 38 und die Sekundärwicklung 40 bifilar auf den Kern gewickelt sind. Die Primärwicklung 38 ist ferner an den Plus-Anschlüssen 20, 24 der Reihenschaltung angeschlossen.
  • Der Hochspannungsgenerator 12 umfasst weiterhin einen nicht bezeichneten Ladeanschluss zum Aufladen der Kondensatoren 28 mit Energie aus der an den Ladeanschluss anschließbaren Ladeeinheit 42. In der vorliegenden Ausgestaltung ist dies nur schematisch dargestellt. Die Ladeeinheit 42 ist in dieser Ausgestaltung zwar vom Hochspannungsgenerator 12 nicht umfasst, sie kann jedoch in alternativen Ausgestaltungen durchaus auch von dem Hochspannungsgenerator 12 umfasst sein. Ein Minus-Anschluss des Ladeanschlusses ist vorliegend durch den Minus-Anschluss 26 des Ausgangsanschlusses der Reihenschaltung und ein Plus-Anschluss des Ladeanschlusses ist vorliegend durch den Plus-Anschluss 24 des Ausgangsanschlusses der ersten der Energiespeicherzellen 18 bereitgestellt.
  • Im bestimmungsgemäßen Betrieb funktioniert der Hochspannungsgenerator 12 dem Grunde nach gemäß dem Marx-Prinzip wie folgt:
    • In einem ersten Betriebsmodus, bei dem die Kondensatoren 28 aufgeladen werden, sind die steuerbaren Schaltelemente 30 im ausgeschalteten Schaltzustand. Über den Plus-Anschluss 24 der ersten Energiespeicherzelle 18 sowie den Minus-Anschluss 26 der letzten der Energiespeicherzellen 16, die die Ladeanschlüsse bereitstellen, wird von der Ladeeinheit 42 die Ladespannung von etwa 400 V als Gleichspannung bereitgestellt,
    • wodurch die Kondensatoren 28 auf eine entsprechende Gleichspannung aufgeladen werden. Dabei erfolgt der Ladestromfluss über den Plus-Anschluss 24 der ersten Energiespeicherzelle 18 unmittelbar zu deren Kondensator 28 sowie über die Dioden 32 zu den Kondensatoren 28 der weiteren der Energiespeicherzellen 16. Der Stromfluss schließt sich über die Dioden 34 der Energiespeicherzellen 16, 18.
  • In einem zweiten Betriebsmodus, bei dem der Hochspannungsimpuls 14 durch den Hochspannungsgenerator 12 bereitgestellt wird, wird entsprechend der gewünschten Spannungsamplitude des Hochspannungsimpulses 14 eine entsprechende Anzahl von Energiespeicherzellen 16, 18 aktiviert, indem deren steuerbare Schaltelemente 30 in den eingeschalteten Schaltzustand geschaltet werden. Dadurch steht an der Primärwicklung 38 eine durch die hierdurch in Reihe geschalteten Kondensatoren 28 bestimmte Gleichspannung zur Verfügung, die mittels des Impulstransformators 36 auf die gewünschte Hochspannung transformiert wird, sodass an der Sekundärwicklung 40 der entsprechende Hochspannungsimpuls 14 zur Verfügung steht.
  • Mittels eines nicht weiter dargestellten Stromwandlers kann der Strom in den Leitungen 50 des Schaltkreises 46 erfasst werden. Reißt der Strom abrupt ab, kann dies detektiert werden und die Schaltelemente 30 der Energiespeicherzellen 16, 18 werden in den ausgeschalteten Schaltzustand geschaltet. In diesem Schaltzustand kann dann über die Primärwicklung 38 und die Dioden 32 die im Schaltkreis 46 verbliebene Energie absorbiert werden.
  • Das bedeutet:
    • Tritt nun ein abruptes Ende des Stromflusses im Schaltkreis 46 - wie oben erläutert - auf, ist es erforderlich, dass die im Schaltkreis 46 zu diesem Zeitpunkt noch vorhandene Energie abgeführt wird. Hierzu wird die gespeicherte Energie über den Impulstransformator 36 und dessen Primärwicklung 38 wieder der Reihenschaltung aus den Energiespeicherzellen 16, 18 zugeführt, wobei sich ein Stromfluss durch die Dioden 32 der Energiespeicherzellen 16, 18 einstellt. Die Energiespeicherzellen 16, 18 stellen somit einen Freilaufpfad zur Verfügung.
  • Zu diesem Zeitpunkt sind die steuerbaren Schaltelemente 30 im ausgeschalteten Schaltzustand. Aufgrund der in diesem Stromkreis beziehungsweise Freilaufpfad geringen Dämpfung ist eine Abklingzeitkonstante für die Absorption der Energie vergleichsweise groß und beträgt typischerweise etwa 1 ms bis etwa 2 ms. Dieser Sachverhalt wird anhand von 3 weiter erläutert.
  • 3 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung ein Energie-Zeit-Diagramm, welches lediglich zur qualitativen Darstellung dient und nicht maßstäblich ist. Die Energie ist hier abhängig von einem quadrierten Primärstrom der Primärwicklung 38. Eine Abszisse ist der Zeit t zugeordnet, wohingegen eine Ordinate der Energie J zugeordnet ist. Zu einem Zeitpunkt t1 endet der Stromfluss im Schaltkreis 46. Mit einem Graph 52 ist hier das Absorptionsverhalten im vorbeschriebenen Fall ohne einen elektrischen Widerstand 44 dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t3 ist die Energie weitgehend absorbiert, sodass ein neuer Hochspannungsimpuls 14 bereitgestellt werden kann. Die Zeitkonstante beträgt hier etwa 1 ms.
  • Bei der vorgenannten Zeitkonstante ist es nicht möglich, Hochspannungsimpulse 14 mit einer Wiederholrate beziehungsweise Impulsrate einem Bereich von 1 kHz oder mehr bereitstellen zu können. Würde sich nämlich bei dieser Ausgestaltung die Impulsrate in der entsprechenden Größenordnung bewegen, würde sich zunehmend Energie im System anreichern. Dies kann zu gefährlichen Zuständen führen und im Übrigen auch Schäden hervorrufen.
  • Um nun das vorgenannte Problem zu reduzieren und die Impulsrate für die Hochspannungsimpulse 14 vergrößern zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die erste der Energiespeicherzellen 18 einen elektrischen Widerstand 44 aufweist, der in Reihe zu der die Plus-Anschlüsse 20, 24 dieser Energiespeicherzelle 18 verbindenden Diode 32 geschaltet ist. Aus rein elektrotechnischer Sicht kommt es dabei auf die Reihenfolge der Reihenschaltung dieser beiden Elemente nicht an.
  • Durch den elektrischen Widerstand 44, der vorliegend einen Widerstandswert von etwa 5 Ω aufweist und für eine elektrische Leistung von etwa 1 kW ausgelegt ist, kann die Zeitkonstante für die Energieabsorption erheblich verkürzt werden, wie dies aus 3 anhand des Graphen 54 ersichtlich ist. Zum Zeitpunkt t2 , der deutlich vor dem Zeitpunkt t3 liegt, ist die Energie bereits ausreichend absorbiert.
  • Hierdurch können somit Abklingzeiten in einem Bereich von deutlich weniger als etwa 1 µs erreicht werden, zum Beispiel etwa 100 ns oder dergleichen. Ohne den elektrischen Widerstand 44 wird dagegen eine Abklingzeit im Bereich von etwa 1 ms oder sogar 2 ms realisiert. Die Abklingzeiten in dem Diagramm in 3 entsprechen jeweiligen Differenzen der Zeitpunkte t3-t1 beziehungsweise t2-t1 .
  • Durch die nunmehr erreichbare, sehr kurze Abklingzeit kann die Impulsrate für die Hochspannungsimpulse 14 deutlich vergrößert werden, sodass auch Impulsraten im Bereich von etwa 1 kHz oder sogar mehr erreicht werden können.
  • Auch wenn die vorliegende Ausgestaltung des Hochspannungsgenerators 12 vorsieht, dass in der Regel der Plus-Anschluss 24 gegenüber dem Plus-Anschluss 20 ein positives elektrisches Potential im bestimmungsgemäßen Betrieb aufweist, können der Hochspannungsgenerator 12 sowie dessen Reihenschaltung und die Energiespeicherzellen auch derart konstruiert sein, dass ein entsprechendes negatives Potential vorliegt. Eine entsprechende duale Schaltungsanordnung ist für den Fachmann auf einfache Weise entsprechend realisierbar. Die Anwendung der Erfindung bleibt hiervon jedoch unbeeinträchtigt.
  • Darüber hinaus kann natürlich der elektrische Widerstand 44 auch bei anderen der Energiespeicherzellen 16 vorgesehen sein. Er kann auch bei mehreren der Energiespeicherzellen 16 vorgesehen sein. In einem derartigen Fall ist es jedoch wünschenswert, wenn der elektrische Widerstand 44 dann mittels eines Widerstandsschaltelements kurzgeschlossen werden kann, sodass bei der Hochspannungsimpulserzeugung des Hochspannungsimpulses 14 keine unnötigen Verluste auftreten. Darüber hinaus ist es sinnvoll, den elektrischen Widerstand hierbei auch bei einem Ladevorgang zum Aufladen der Kondensatoren 28 kurzzuschließen, um ein möglichst rasches Aufladen der Kondensatoren 28 erreichen zu können.
  • Die Erfindung ist natürlich nicht darauf beschränkt, dass genau fünf Energiespeicherzellen genutzt werden. Der Hochspannungsgenerator kann natürlich eine nahezu beliebige Anzahl von Energiespeicherzellen umfassen, die in vorgenannter Weise in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der Energiespeicherzellen kann insbesondere abhängig von einem Wert der Spannung der Ladeeinheit und/oder einer Amplitude des bereitzustellenden Hochspannungsimpulses gewählt sein.
  • Insgesamt dienen die Ausführungsbeispiele lediglich zur Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.

Claims (11)

  1. Hochspannungsgenerator (12) zum Bereitstellen eines Hochspannungsimpulses (14), mit - einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen (16, 18), wobei jede der Energiespeicherzellen (16, 18) jeweils wenigstens zwei Eingangs- und zwei Ausgangsanschlüsse (20, 22, 24, 26) sowie einen Kondensator (28) aufweist, der mit einem ersten seiner Anschlüsse an einem Minus-Anschluss (22) der beiden Eingangsanschlüsse und mit einem zweiten seiner Anschlüsse an einem Plus-Anschluss (24) der beiden Ausgangsanschlüsse anschlossen ist, wobei an die Eingangsanschlüsse (20, 22) ein steuerbares Schaltelement (30) angeschlossen ist und die Plus-Anschlüsse (20, 24) und die Minus-Anschlüsse (22, 26) jeweils über eine Diode (32, 34) elektrisch miteinander verbunden sind, indem jeweilige Anoden der Dioden (32, 34) an den Eingangsanschlüssen (20, 22) und jeweilige Kathoden der Dioden (32, 34) an den Ausgangsanschlüssen (24, 26) angeschlossen sind, - einer Reihenschaltung aus den Energiespeicherzellen (16, 18), bei der die jeweiligen Eingangsanschlüsse (20, 22) einer jeweiligen der Energiespeicherzellen (16, 18) an die jeweiligen Ausgangsanschlüsse (24, 26) einer in der Reihenschaltung vorgeordneten der Energiespeicherzellen (16, 18) anschlossen sind, sodass die Reihenschaltung als Eingangsanschlüsse die Eingangsanschlüsse (20, 22) der ersten der Energiespeicherzellen (18) und als Ausgangsanschlüsse die Ausgangsanschlüsse (24, 26) der letzten der Energiespeicherzellen (16) bereitstellt, - einem Impulstransformator (36) mit wenigstens einer Primärwicklung (38) und wenigstens einer Sekundärwicklung (40) zum Bereitstellen des Hochspannungsimpulses (14), wobei die wenigstens eine Primärwicklung (38) an den Plus-Anschlüssen (20, 24) der Reihenschaltung angeschlossen ist, sowie - einem Ladeanschluss zum Aufladen der Kondensatoren (28) mit Energie aus einer an den Ladeanschluss anschließbaren Energiequelle (42), wobei ein Minus-Anschluss des Ladeanschlusses durch den Minus-Anschluss (26) des Ausgangsanschlusses der Reihenschaltung und ein Plus-Anschluss durch einen der Plus-Anschlüsse (20, 24) der ersten der Energiespeicherzellen (18) bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Energiespeicherzellen (18) einen elektrischen Widerstand (44) aufweist, der in Reihe zu der die Plus-Anschlüsse (20, 24) dieser Energiespeicherzelle (18) verbindenden Diode (32) geschaltet ist.
  2. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur die erste der Energiespeicherzellen (18) den elektrischen Widerstand (44) aufweist.
  3. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandsschaltelement zum elektrischen Widerstand (44) parallelgeschaltet ist.
  4. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plus-Anschluss des Ladeanschlusses durch den Plus-Anschluss (24) des Ausgangsanschlusses ersten der Energiespeicherzellen (18) bereitgestellt ist.
  5. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) einen von einer Impedanz des Impulstransformators (36) und/oder einer Kapazität eines an der wenigstens einen Sekundärwicklung (40) angeschlossenen Schaltkreises (46) abhängigen Widerstandswert aufweist.
  6. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) in Bezug auf seinen Widerstandswert einstellbar ausgebildet ist.
  7. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) einen Widerstandswert in einem Bereich von etwa 0,5 Ω bis etwa 15 Ω, vorzugsweise etwa 5 Ω, aufweist.
  8. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) für eine elektrische Leistung in einem Bereich von etwa 0,2 kW bis etwa 10 kW, vorzugsweise etwa 1 kW, ausgebildet ist.
  9. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) austauschbar angeordnet ist.
  10. Hochspannungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand (44) zumindest teilweise als Schichtwiderstand ausgebildet ist.
  11. Hochfrequenzgenerator (10) mit einem Magnetron (48) und einem Hochspannungsgenerator (12), der an das Magnetron (48) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungsgenerator (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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