本發(fā)明涉及高壓脈沖變壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種脈沖變壓器的頂沖消除電路及其頂沖消除方法。

背景技術(shù)：

隨著高壓脈沖技術(shù)的發(fā)展，向著脈沖電壓越來越高、脈寬可調(diào)、脈沖波形頂部平坦度優(yōu)越的方向，提出了更高的要求。

現(xiàn)有的技術(shù)方案中，典型電路如圖1所示的鋼管推脈沖變壓器技術(shù)，帶儲能電容c3的高壓電源通過鋼管固態(tài)開關(guān)s3和限流電阻r3對脈沖變壓器t3的初級放電，通過脈沖變壓器t3的升壓后，在額定負(fù)載r4上達(dá)到圖2所示的高壓脈沖輸出波形b。由于脈沖變壓器t3漏感、分布電容等的影響，通過圖2中脈沖變壓器t3的輸入波形a、高壓脈沖輸出波形b，可以看出此方案有個明顯的缺點就是輸出脈沖電壓的頂沖較大，一般都大于3％，或者通過加大固態(tài)開關(guān)s3后的限流電阻r3，增加電源內(nèi)部的功耗，來抑制頂部的過沖幅度，但其效果有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)抑制脈沖前沿處的頂沖，實現(xiàn)脈沖變壓器后輸出脈沖電壓波形的頂部高平坦度的脈沖變壓器的頂沖消除電路。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種脈沖變壓器的頂沖消除電路，包括多個方波模塊、控制器、脈沖變壓器t1和負(fù)載rl，每個方波模塊與脈沖變壓器t1的一個初級繞組一一對應(yīng)相連，方波模塊的個數(shù)與脈沖變壓器t1的初級繞組的個數(shù)一致，所述方波模塊由低壓電源、儲能電容、放電開關(guān)和限流電阻組成，所述控制器輸出控制信號至放電開關(guān)，所述脈沖變壓器t1的次級繞組接負(fù)載rl的兩端。

所述方波模塊的個數(shù)為n個，所述方波模塊包括第一方波模塊、第二方波模塊、……、第n方波模塊，所述脈沖變壓器t1的初級繞組的個數(shù)為n個。

所述第一方波模塊由第一低壓電源、儲能電容c1、放電開關(guān)s1和限流電阻r1組成，所述儲能電容c1并聯(lián)在第一低壓電源的輸出端上，儲能電容c1的一端與放電開關(guān)s1的一端相連，放電開關(guān)s1的另一端與限流電阻r1的一端相連，限流電阻r1的另一端與脈沖變壓器t1的第一個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第一個初級繞組的另一端與儲能電容c1的另一端相連。

所述第二方波模塊由第二低壓電源、儲能電容c2、放電開關(guān)s2和限流電阻r2組成，所述儲能電容c2并聯(lián)在第二低壓電源的輸出端上，儲能電容c2的一端與放電開關(guān)s2的一端相連，放電開關(guān)s2的另一端與限流電阻r2的一端相連，限流電阻r2的另一端與脈沖變壓器t1的第二個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第二個初級繞組的另一端與儲能電容c2的另一端相連。

所述第n方波模塊由第n低壓電源、儲能電容cn、放電開關(guān)sn和限流電阻rn組成，所述儲能電容cn并聯(lián)在第n低壓電源的輸出端上，儲能電容cn的一端與放電開關(guān)sn的一端相連，放電開關(guān)sn的另一端與限流電阻rn的一端相連，限流電阻rn的另一端與脈沖變壓器t1的第n個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第n個初級繞組的另一端與儲能電容cn的另一端相連。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種脈沖變壓器的頂沖消除電路的頂沖消除方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)首先，控制器控制所有方波模塊中的放電開關(guān)均為關(guān)閉狀態(tài)；

(2)接著，控制器控制方波模塊中的各路低壓電源，對本模塊內(nèi)的儲能電容充電；

(3)控制器根據(jù)需要輸出的脈寬和前沿，調(diào)節(jié)各個方波模塊中放電開關(guān)的導(dǎo)通時序，使放電開關(guān)s1至放電開關(guān)sn中的至少兩個放電開關(guān)依次延遲開啟，使各個方波模塊的輸出波形經(jīng)脈沖變壓器t1的磁芯疊加后，形成階梯上升的電壓波形；

(4)放電結(jié)束后，控制器控制所有放電開關(guān)再次處于關(guān)斷狀態(tài)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果為：第一，由于采用調(diào)節(jié)各脈沖單元電路的開啟時延，實現(xiàn)脈沖變壓器后輸出脈沖電壓波形的頂部高平坦度；第二，由于脈沖單元電路的放電開關(guān)為剛管器件，放電脈沖寬度和前沿可控，特別適合于磁控管這樣的對脈沖波形要求高且前沿匹配難度大的應(yīng)用；第三，由于采用一個控制器統(tǒng)一控制方波模塊內(nèi)的放電開關(guān)工作，一是保證了各開關(guān)時序的正確性，二是為實現(xiàn)控制器軟件編程增添產(chǎn)品功能提供方便。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的鋼管推脈沖變壓器電源原理圖；

圖2為圖1中脈沖變壓器初、次級波形圖；

圖3為本發(fā)明的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明的工作時序圖。

具體實施方式

如圖3所示，一種脈沖變壓器的頂沖消除電路，包括多個方波模塊、控制器、脈沖變壓器t1和負(fù)載rl，每個方波模塊與脈沖變壓器t1的一個初級繞組一一對應(yīng)相連，方波模塊的個數(shù)與脈沖變壓器t1的初級繞組的個數(shù)一致，所述方波模塊由低壓電源、儲能電容、放電開關(guān)和限流電阻組成，所述控制器輸出控制信號至放電開關(guān)，所述脈沖變壓器t1的次級繞組接負(fù)載rl的兩端。所述方波模塊的個數(shù)為n個，所述方波模塊包括第一方波模塊、第二方波模塊、……、第n方波模塊，所述脈沖變壓器t1的初級繞組的個數(shù)為n個。

如圖3所示，所述第一方波模塊由第一低壓電源、儲能電容c1、放電開關(guān)s1和限流電阻r1組成，所述儲能電容c1并聯(lián)在第一低壓電源的輸出端上，儲能電容c1的一端與放電開關(guān)s1的一端相連，放電開關(guān)s1的另一端與限流電阻r1的一端相連，限流電阻r1的另一端與脈沖變壓器t1的第一個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第一個初級繞組的另一端與儲能電容c1的另一端相連。

如圖3所示，所述第二方波模塊由第二低壓電源、儲能電容c2、放電開關(guān)s2和限流電阻r2組成，所述儲能電容c2并聯(lián)在第二低壓電源的輸出端上，儲能電容c2的一端與放電開關(guān)s2的一端相連，放電開關(guān)s2的另一端與限流電阻r2的一端相連，限流電阻r2的另一端與脈沖變壓器t1的第二個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第二個初級繞組的另一端與儲能電容c2的另一端相連。

如圖3所示，所述第n方波模塊由第n低壓電源、儲能電容cn、放電開關(guān)sn和限流電阻rn組成，所述儲能電容cn并聯(lián)在第n低壓電源的輸出端上，儲能電容cn的一端與放電開關(guān)sn的一端相連，放電開關(guān)sn的另一端與限流電阻rn的一端相連，限流電阻rn的另一端與脈沖變壓器t1的第n個初級繞組的一端相連，脈沖變壓器t1的第n個初級繞組的另一端與儲能電容cn的另一端相連。

本方法包括下列順序的步驟：

(1)首先，控制器控制所有方波模塊中的放電開關(guān)均為關(guān)閉狀態(tài)；

(2)接著，控制器控制方波模塊中的各路低壓電源，對本模塊內(nèi)的儲能電容充電；

(3)控制器根據(jù)需要輸出的脈寬和前沿，調(diào)節(jié)各個方波模塊中放電開關(guān)的導(dǎo)通時序，使放電開關(guān)s1至放電開關(guān)sn中的至少兩個放電開關(guān)依次延遲開啟，使各個方波模塊的輸出波形經(jīng)脈沖變壓器t1的磁芯疊加后，形成階梯上升的電壓波形；

(4)放電結(jié)束后，控制器控制所有放電開關(guān)再次處于關(guān)斷狀態(tài)。

控制器統(tǒng)一控制n個方波模塊中的放電開關(guān)s1、s2到sn，根據(jù)需要輸出的脈寬和前沿，調(diào)節(jié)各個方波模塊內(nèi)放電開關(guān)的導(dǎo)通時序，使放電開關(guān)s1至放電開關(guān)sn中的至少兩個放電開關(guān)依次延遲開啟，使各個方波模塊的輸出波形經(jīng)脈沖變壓器t1的磁芯疊加后，形成階梯上升的電壓波形1。再經(jīng)過脈沖變壓器t1的升壓后，在負(fù)載rl上形成脈沖電壓波形2。

由圖4所示，假設(shè)1到n方波模塊都依次開啟，形成波形c、d、e等等，脈沖前后依次延遲導(dǎo)通。則在脈沖變壓器t1的磁芯中形成波形f所示的磁場，經(jīng)過脈沖變壓器t1的次級升壓后，最后形成波形g。由波形g可知，輸出波形的頂部平坦，前沿處沒有圖2中波形b所示的過沖。

綜上所述，本發(fā)明由于采用調(diào)節(jié)各脈沖單元電路的開啟時延，實現(xiàn)脈沖變壓器后輸出脈沖電壓的頂部高平坦度；由于脈沖單元電路的放電開關(guān)為剛管器件，放電脈沖寬度和前沿可控，特別適合于磁控管這樣的對脈沖波形要求高且前沿匹配難度大的應(yīng)用；由于采用一個控制器統(tǒng)一控制方波模塊內(nèi)的放電開關(guān)工作，一是保證了各開關(guān)時序的正確性，二是為實現(xiàn)控制器軟件編程增添產(chǎn)品功能提供方便。