專利名稱：基于多路igct并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高功率脈沖技術(shù)，特別是指一種多路IGCT并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)，屬于脈沖電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，海洋地震勘探使用的液相脈沖等離子體電源普遍采用電容儲能，通過大功 率半導(dǎo)體開關(guān)(如IGCT)進(jìn)行放電，解決了使用火花隙開關(guān)產(chǎn)生脈沖輸出不穩(wěn)定和開關(guān)壽 命短的問題。在海洋環(huán)境下，液相脈沖等離子體電源工作在IOkV以下，要提高電源輸出功 率，可行的途徑是提高放電電流。目前，半導(dǎo)體開關(guān)器件耐流限制一般在幾十kA，因此使用 單一開關(guān)或單一串聯(lián)開關(guān)無法完成數(shù)百kA的大電流放電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多路IGCT并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)。采用多個(gè)開關(guān)并聯(lián)使用可 以解決大電流放電的問題，并且達(dá)到了同步觸發(fā)開關(guān)和均勻分流。一種多路IGCT并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)相互并聯(lián)的放電回路，每 一回路中限流電感、儲能電容、續(xù)流二極管、IGCT開關(guān)和脈沖傳輸線依次相連，其中每一回 路中的脈沖傳輸線的高壓輸入端接到其所在回路的IGCT開關(guān)的輸出端，脈沖傳輸線的低 壓輸入端交錯(cuò)連接到其他回路的儲能電容低壓端。所述的每一路的限流電感有兩個(gè)，可為空心電感，也可含有磁芯，分別串聯(lián)在儲能 電容的高壓輸入端和低壓輸入端，起到限流的作用。所述的每一路的儲能電容可由一個(gè)或多個(gè)低感固態(tài)脈沖儲能電容串并聯(lián)構(gòu)成。所述的每一路的續(xù)流二極管可由一支二極管組成或多支二極管串聯(lián)組成，并聯(lián)在 儲能電容的兩端，起到消除放電回路中電流震蕩的作用。所述的每一路的IGCT開關(guān)可由一支IGCT或多支IGCT串聯(lián)組成，均由外部觸發(fā)電 路進(jìn)行觸發(fā)。所述的每一路的脈沖傳輸線為高壓同軸電纜或其他高壓纜線，脈沖傳輸線的高壓 輸入端分別接到該回路的IGCT輸出端，低壓輸入端依次交錯(cuò)連接到其他回路中儲能電容 的低壓端。所述的每一路的IGCT陽極與儲能電容的高壓端，以及續(xù)流二極管的陰極相連，產(chǎn) 生正極性高壓脈沖輸出。所述的每一路的IGCT陰極與儲能電容的高壓端，以及續(xù)流二極管的陽極相連，產(chǎn) 生負(fù)極性高壓脈沖輸出。本發(fā)明液相脈沖放電系統(tǒng)工作過程如下高壓直流通過限流電感對儲能電容進(jìn)行 充電，充電完成后，外部觸發(fā)電路同步觸發(fā)并聯(lián)的多個(gè)IGCT開關(guān)，大電流通過脈沖傳輸線 加載到負(fù)載。本發(fā)明的采用多個(gè)IGCT開關(guān)并聯(lián)，通過脈沖傳輸線低壓端的交錯(cuò)連接，使得每一路傳輸線的輸入阻抗相等，起到對每一路IGCT開關(guān)進(jìn)行均勻分流的作用。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式產(chǎn)生正高壓脈沖輸出的電路圖；圖2為本發(fā)明另一種實(shí)施方式產(chǎn)生負(fù)高壓脈沖輸出的電路圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明產(chǎn)生正高壓脈沖輸出的電路圖。如圖所示，一種多路IGCT并聯(lián)的液 相脈沖放電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以由兩路或兩路以上的放電回路并聯(lián)構(gòu)成。每一路的元器件，包 括限流電感1、儲能電容2、續(xù)流二極管3、IGCT開關(guān)4和脈沖傳輸線5依次相連。每一路的 限流電感1有兩個(gè)，分別串聯(lián)在儲能電容2的高壓輸入端和低壓輸入端，起到限流的作用， 可為空心電感，也可含有磁芯。儲能電容2可由一個(gè)或多個(gè)低感固態(tài)脈沖儲能電容串并聯(lián) 構(gòu)成。續(xù)流二極管3并聯(lián)儲能電容2的兩端，可由一支二極管或多支二極管串聯(lián)組成。每 一路的IGCT開關(guān)4串聯(lián)在脈沖電容2和脈沖傳輸線5之間，可由一支IGCT或多支IGCT串 聯(lián)組成，均由外部觸發(fā)電路進(jìn)行觸發(fā)。IGCT開關(guān)4的陽極與儲能電容2的高壓端，以及續(xù)流 二極管3的陰極相連。每一路的脈沖傳輸線5為高壓同軸電纜，脈沖傳輸線5的高壓輸入 端分別接到該回路IGCT開關(guān)4的陰極，低壓輸入端依次交錯(cuò)連接到其他回路的儲能電容2 的低壓端。本實(shí)施例中，圖1為產(chǎn)生正高壓脈沖輸出的電路圖。如圖所示，由兩路IGCT開關(guān) 并聯(lián)控制的液相脈沖放電系統(tǒng)。高壓直流通過4個(gè)限流電感1對一對并聯(lián)的儲能電容2進(jìn) 行充電。每一路的限流電感1有兩個(gè)，分別串聯(lián)在儲能電容2的高壓輸入端和低壓輸入端， 起到限流的作用。儲能電容2可由一個(gè)或多個(gè)低感固態(tài)脈沖儲能電容串并聯(lián)構(gòu)成。當(dāng)充電 完成后，外部觸發(fā)電路同步觸發(fā)并聯(lián)的兩個(gè)IGCT開關(guān)4，大電流通過脈沖傳輸線5加載到負(fù) 載。其中，續(xù)流二極管3并聯(lián)儲能電容2的兩端，起到消除放電回路中電流震蕩的作用。每 一路的IGCT開關(guān)4的陽極與儲能電容2的高壓端，以及續(xù)流二極管3的陰極相連。每一路 的脈沖傳輸線5為高壓同軸電纜，脈沖傳輸線5的高壓輸入端分別接到該回路IGCT開關(guān)4 的陰極，低壓輸入端交錯(cuò)連接到另一個(gè)回路中儲能電容2的低壓端。圖2為本發(fā)明產(chǎn)生負(fù)高壓脈沖輸出的電路圖，基本原理與圖1相同，主要不同在 于每一路的IGCT開關(guān)4的陰極與儲能電容2的高壓端，以及續(xù)流二極管3的陽極相連。
權(quán)利要求
一種多路IGCT并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩個(gè)相互并聯(lián)的放電回路，每一回路中限流電感、儲能電容、續(xù)流二極管、IGCT開關(guān)和脈沖傳輸線依次相連，其中每一回路中的脈沖傳輸線的高壓輸入端接到其所在回路的IGCT開關(guān)的輸出端，脈沖傳輸線的低壓輸入端交錯(cuò)連接到其他回路的儲能電容低壓端。
2.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，每一回路的限流電感有兩個(gè)， 分別串聯(lián)在儲能電容的高壓輸入端和低壓輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，所述的儲能電容由一個(gè)或多 個(gè)低感固態(tài)脈沖儲能電容串并聯(lián)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，所述的續(xù)流二極管由一支二 極管組成或多支二極管串聯(lián)組成，并聯(lián)在儲能電容的兩端。
5.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，所述的IGCT開關(guān)由一支IGCT 或多支IGCT串聯(lián)組成，均由外部觸發(fā)電路進(jìn)行觸發(fā)。
6.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)輸出為正極性高壓脈沖時(shí)， 每一回路中IGCT開關(guān)的陽極連接儲能電容的高壓端以及續(xù)流二極管的陰極。
7.如權(quán)利要求1所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)輸出為負(fù)極性高壓脈沖時(shí)， 每一回路中IGCT開關(guān)的陰極連接儲能電容的高壓端以及續(xù)流二極管的陽極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多路IGCT并聯(lián)的液相脈沖放電系統(tǒng)，屬于脈沖電源領(lǐng)域。該系統(tǒng)可以由兩路或兩路以上的放電回路并聯(lián)構(gòu)成。每一路的元器件，包括限流電感、儲能電容、續(xù)流二極管、IGCT開關(guān)和脈沖傳輸線依次相連。限流電感串聯(lián)在儲能電容的充電回路中，儲能電容可由一個(gè)或多個(gè)低感固態(tài)脈沖儲能電容串并聯(lián)構(gòu)成，兩端并有續(xù)流二極管，每一路的IGCT開關(guān)可由一支IGCT或多支IGCT串聯(lián)組成，均由外部觸發(fā)電路進(jìn)行觸發(fā)，其輸出端分別與該回路中脈沖傳輸線的高壓輸入端連接，脈沖傳輸線的低壓輸入端依次交錯(cuò)連接到其他回路中儲能電容的低壓端。該系統(tǒng)有效地解決了開關(guān)的同步問題，可實(shí)現(xiàn)數(shù)百kA的大電流放電。
文檔編號H02M9/02GK101841253SQ201010144799
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者閆克平, 黃逸凡 申請人:浙江大學(xué)