專利名稱：基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
脈沖功率技術(shù)是對能量在空間和時(shí)間上進(jìn)行壓縮，使得在極短的時(shí)間內(nèi)能夠釋放出大量的能量以產(chǎn)生特定的物理或者化學(xué)效應(yīng)的新興技術(shù)，廣泛應(yīng)用于軍事、勘探、醫(yī)療、 能源、環(huán)境等領(lǐng)域。常規(guī)的脈沖功率系統(tǒng)對電容性器件高壓充電，在空間上對能量進(jìn)行壓縮，通過閉合開關(guān)的快速導(dǎo)通放電，在時(shí)間上對能量進(jìn)行壓縮。一般電容性器件通過變壓器進(jìn)行充電， 但考慮到變壓器的成本和體積，以及絕緣防護(hù)要求，初級充電電壓會有一定限制。在需要較高電壓輸出的場合下，目前有一類脈沖功率系統(tǒng)是利用開關(guān)的迅速導(dǎo)通特性使并聯(lián)的電容性器件瞬間轉(zhuǎn)換成串聯(lián)狀態(tài)，以獲得電壓的疊加。但使用多開關(guān)瞬態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)對開關(guān)的同步性要求非?？量?，不同開關(guān)之間的導(dǎo)通延時(shí)必須控制在納秒量級，因此需采用外置觸發(fā)電路以保證開關(guān)的同步導(dǎo)通，這就增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，當(dāng)開關(guān)數(shù)量較多時(shí)，技術(shù)難度會非常大。另一類脈沖功率系統(tǒng)是采用變阻抗傳輸線(簡稱變阻線)，利用變阻線自身處處不匹配的特性，電壓波在線內(nèi)不斷反射振蕩，最后獲得電壓的升高輸出。雖然采用變阻線可以從較低的電壓輸入獲得較高的電壓輸出，但因本身的不匹配特性，其能量損耗也是十分巨大的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，通過傳輸線變壓器(TLT，Transmission Line Transformer)耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線，解決了上述技術(shù)難題，能獲得可靠的高壓脈沖輸出?！N基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、負(fù)載和連接多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與負(fù)載的變阻線。所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由η個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成，η為級數(shù)，且η為大于等于2的自然數(shù)；所述的TLT開關(guān)脈沖器由電容性儲能器、閉合開關(guān)和TLT依次連接構(gòu)成；其中，所述的電容性儲能器的一端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端，所述的電容性儲能器的另端與所述的閉合開關(guān)的第一端相連，所述的閉合開關(guān)的第二端與所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，所述的TLT的外層導(dǎo)體的一端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端，所述的 TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端，所述的TLT的外層導(dǎo)體的另端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，所述的電容性儲能器接受外部初級電源對其充電，所述的閉合開關(guān)的控制端接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號；
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所述的TLT由若干根傳輸線組成；其中，所有傳輸線的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連構(gòu)成所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的一端，所有傳輸線的外層導(dǎo)體的一端相連構(gòu)成所述的TLT的外層導(dǎo)體的一端，所有傳輸線的內(nèi)層導(dǎo)體的另端相連構(gòu)成所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的另端，所有傳輸線的外層導(dǎo)體的另端相連構(gòu)成所述的TLT的外層導(dǎo)體的另端；第i級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第(i_l)級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第i級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第(i+Ι)級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第η級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的輸出端至第η級TLT開關(guān)脈沖器的輸出端依次串聯(lián)或并聯(lián)，串聯(lián)的連接方式為上一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與下一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連；并聯(lián)的連接方式為所有TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連，所有TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第η級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端，i為小于η且大于1的自然數(shù)；所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與所述的變阻線的內(nèi)層導(dǎo)體的輸入端相連，所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與所述的變阻線的外層導(dǎo)體的輸入端相連，所述的變阻線的內(nèi)層導(dǎo)體的輸出端與所述的負(fù)載的一端相連，所述的變阻線的外層導(dǎo)體的輸出端與所述的負(fù)載的另端相連。所述的傳輸線可以為同軸傳輸線、平板傳輸線、平行傳輸線、水介質(zhì)傳輸線或變阻線等。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的傳輸線為同軸傳輸線，結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠。所述的傳輸線外套軟磁性磁環(huán)，能增加TLT的二次阻抗。所述的軟磁性磁環(huán)可以為鐵氧體磁環(huán)、非晶體磁環(huán)、納米晶體磁環(huán)、坡莫合金磁環(huán)、硅鋼磁環(huán)或鐵粉芯磁環(huán)等。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的軟磁性磁環(huán)為鐵氧體磁環(huán)或非晶體磁環(huán)，能增加回路的二次阻抗，能量損耗低。所述的電容性儲能器可以為高壓電容、脈沖形成線、Blumlein線、LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)或Marx發(fā)生器等。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的電容性儲能器為Marx發(fā)生器，可以大幅減小充電電壓，減小對初級電源的要求，也降低了絕緣防護(hù)強(qiáng)度。所述的閉合開關(guān)可以為火花開關(guān)、贗火花開關(guān)、氫閘流管、引燃管、晶閘管、 IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、RSD (反向開關(guān)晶體管)、IGCT (集成門極換流晶閘管)、 MOSFET(金氧半場效晶體管)或磁開關(guān)等。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的閉合開關(guān)為火花開關(guān)，造價(jià)低廉，導(dǎo)通能力強(qiáng)。所述的變阻線可以為平板變阻線、同軸變阻線或非均勻介質(zhì)變阻線等。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的變阻線為平板變阻線，制作簡單，參數(shù)調(diào)節(jié)靈活。所述的負(fù)載可以為電阻性負(fù)載、電容性負(fù)載、電抗性負(fù)載、氣體介質(zhì)、固體介質(zhì)、液體介質(zhì)、真空反應(yīng)器、等離子體反應(yīng)器、金屬爆炸絲、脈沖形成線、真空陰極管、激光器或雷達(dá)天線等。本發(fā)明的工作原理為當(dāng)電容性儲能器充電完成后，因TLT的耦合作用，任一閉合開關(guān)導(dǎo)通，都會自動觸發(fā)其余的閉合開關(guān)同步過壓導(dǎo)通。通常對一個(gè)閉合開關(guān)進(jìn)行簡單外置觸發(fā)，以保證多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)每次充電后都能正常工作，當(dāng)所有閉合開關(guān)都導(dǎo)通后，電容性儲能器通過TLT驅(qū)動變阻線工作，獲得高壓脈沖輸出。
本發(fā)明的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，通過多開關(guān)協(xié)同工作，延長了開關(guān)的使用壽命；一開關(guān)導(dǎo)通自動觸發(fā)其余多開關(guān)同步過壓導(dǎo)通，無需復(fù)雜的外部觸發(fā)裝置，同步過程簡明可靠；在驅(qū)動變阻線之前，利用TLT將電壓初步升高數(shù)倍，可獲得更高的輸出電壓，且能量損耗較低；通過簡單的改變TLT輸出端連接方式，即可獲得不同輸出特性的高壓脈沖。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的脈沖功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的脈沖功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的脈沖功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的脈沖功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案及其相關(guān)原理進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖1所示，一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、電阻性負(fù)載6和連接三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與電阻性負(fù)載6的同軸變阻線5。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由三個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成。TLT開關(guān)脈沖器由高壓電容1、火花開關(guān)2和TLT依次連接構(gòu)成，TLT為一根外套鐵氧體磁環(huán)3的同軸傳輸線4。其中，高壓電容1的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端， 高壓電容1的另端與火花開關(guān)2的第一端相連，火花開關(guān)2的第二端與同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端，同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，高壓電容1接受外部初級電源對其充電，火花開關(guān)2 的控制端接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號。第二級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT 開關(guān)脈沖器的第一輸出端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸入端相連， 三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸入端相連，同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的一端相連，同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的另端相連。本實(shí)施例的工作原理為當(dāng)高壓電容1充電完成后，因TLT的耦合作用，任一火花
6開關(guān)2導(dǎo)通，都會自動觸發(fā)其余的火花開關(guān)2同步過壓導(dǎo)通。通常對一個(gè)火花開關(guān)2進(jìn)行簡單外置觸發(fā)，以保證三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)每次充電后都能正常工作，以輸出約三倍的充電電壓；當(dāng)所有火花開關(guān)2都導(dǎo)通后，高壓電容1通過三級TLT驅(qū)動同軸變阻線5工作， 獲得遠(yuǎn)高于三倍充電電壓的高壓短脈沖輸出。實(shí)施例2如圖2所示，一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、電阻性負(fù)載6和連接三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與電阻性負(fù)載6的同軸變阻線5。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由三個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成。第一級TLT開關(guān)脈沖器由LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7、IGBT8和TLT依次連接構(gòu)成，TLT為一根外套鐵氧體磁環(huán)3的同軸傳輸線4。其中，LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7的一端為第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端，LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7的另端與IGBT 8的集電極相連，IGBT 8的發(fā)射極與同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的一端為第一級TLT 開關(guān)脈沖器的第二輸入端，同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的另端為第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7接受外部初級電源對其充電，IGBT 8的門極接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號。第二級TLT開關(guān)脈沖器和第三級TLT開關(guān)脈沖器的結(jié)構(gòu)與第一級TLT開關(guān)脈沖器結(jié)構(gòu)相同，只是第二級TLT開關(guān)脈沖器和第三級TLT開關(guān)脈沖器的閉合開關(guān)為RSD9。第二級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT 開關(guān)脈沖器的第一輸出端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸入端相連， 三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸入端相連，同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的一端相連，同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的另端相連。本實(shí)施例的工作原理為當(dāng)LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7充電完成后，通過外部設(shè)備觸發(fā)控制IGBT8導(dǎo)通，因TLT的耦合作用，會自動觸發(fā)其余的RSD9同步過壓導(dǎo)通，使三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)輸出約三倍的充電電壓；當(dāng)所有半導(dǎo)體開關(guān)都導(dǎo)通后，LC脈沖形成網(wǎng)絡(luò)7通過三級TLT驅(qū)動同軸變阻線5工作，獲得遠(yuǎn)高于三倍充電電壓的高壓長脈沖輸出，其脈沖寬度可通過控制IGBT8的通斷來調(diào)整。實(shí)施例3如圖3所示，一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、電阻性負(fù)載6和連接三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與電阻性負(fù)載6的平板變阻線11。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由三個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成。
TLT開關(guān)脈沖器由三級Marx發(fā)生器12、火花開關(guān)2和TLT依次連接構(gòu)成，TLT為一根外套非晶體磁環(huán)10的同軸傳輸線4。其中，三級Marx發(fā)生器12的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端，三級Marx發(fā)生器12的另端與火花開關(guān)2的第一端相連，火花開關(guān)2的第二端與同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端，同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端， 同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，三級Marx發(fā)生器12接受外部初級電源對其充電，火花開關(guān)2的控制端接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號。第二級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT 開關(guān)脈沖器的第一輸出端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與平板變阻線11的上層導(dǎo)體的輸入端相連， 三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與平板變阻線11的下層導(dǎo)體的輸入端相連，平板變阻線11的上層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的一端相連，平板變阻線11的下層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的另端相連。本實(shí)施例的工作原理為當(dāng)三級Marx發(fā)生器12充電完成后，可產(chǎn)生三倍于充電電壓的短脈沖，因TLT的耦合作用，任一火花開關(guān)2導(dǎo)通，都會自動觸發(fā)其余的火花開關(guān)2同步過壓導(dǎo)通。通常對一個(gè)火花開關(guān)2進(jìn)行簡單外置觸發(fā)，以保證三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)每次充電后都能正常工作，以輸出約九倍的充電電壓；當(dāng)所有火花開關(guān)2都導(dǎo)通后，三級Marx 發(fā)生器12通過三級TLT驅(qū)動平板變阻線11工作，獲得遠(yuǎn)高于九倍充電電壓的高壓短脈沖輸出。實(shí)施例4如圖4所示，一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、電阻性負(fù)載6和連接三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與電阻性負(fù)載6的同軸變阻線5。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由三個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成。TLT開關(guān)脈沖器由高壓電容1、火花開關(guān)2和TLT依次連接構(gòu)成，TLT為一根外套鐵氧體磁環(huán)3的同軸傳輸線4。其中，高壓電容1的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端， 高壓電容1的另端與火花開關(guān)2的第一端相連，火花開關(guān)2的第二端與同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的一端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端，同軸傳輸線4的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端，同軸傳輸線4的外層導(dǎo)體的另端為TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，高壓電容1接受外部初級電源對其充電，火花開關(guān)2 的控制端接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號。第二級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連，第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端與第二級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端和第三級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與第二級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端和第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第三級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為三級TLT 開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端。三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸入端相連， 三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸入端相連，同軸變阻線5的內(nèi)層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的一端相連，同軸變阻線5的外層導(dǎo)體的輸出端與電阻性負(fù)載6的另端相連。本實(shí)施例的工作原理為當(dāng)高壓電容1充電完成后，因TLT的耦合作用，任一火花開關(guān)2導(dǎo)通，都會自動觸發(fā)其余的火花開關(guān)2同步過壓導(dǎo)通。通常對一個(gè)火花開關(guān)2進(jìn)行簡單外置觸發(fā)，以保證三級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)每次充電后都能正常工作，通過TLT輸出端的并聯(lián)，以獲得約三倍于單個(gè)高壓電容1工作時(shí)的電流；當(dāng)所有火花開關(guān)2都導(dǎo)通后，高壓電容1通過三級TLT驅(qū)動同軸變阻線5工作，獲得大電流的高壓脈沖輸出。
權(quán)利要求
1.一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，其特征在于包括多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、負(fù)載和連接多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與負(fù)載的變阻線；所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)由η個(gè)TLT開關(guān)脈沖器組成，η為級數(shù)，且η為大于等于 2的自然數(shù)；所述的TLT開關(guān)脈沖器由電容性儲能器、閉合開關(guān)和TLT依次連接構(gòu)成；其中，所述的電容性儲能器的一端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端，所述的電容性儲能器的另端與所述的閉合開關(guān)的第一端相連，所述的閉合開關(guān)的第二端與所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連，所述的TLT的外層導(dǎo)體的一端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端，所述的TLT 的內(nèi)層導(dǎo)體的另端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端，所述的TLT的外層導(dǎo)體的另端為所述的TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端，所述的電容性儲能器接受外部初級電源對其充電，所述的閉合開關(guān)的控制端接收外部設(shè)備提供的觸發(fā)信號；所述的TLT由若干根傳輸線組成；其中，所有傳輸線的內(nèi)層導(dǎo)體的一端相連構(gòu)成所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的一端，所有傳輸線的外層導(dǎo)體的一端相連構(gòu)成所述的TLT的外層導(dǎo)體的一端，所有傳輸線的內(nèi)層導(dǎo)體的另端相連構(gòu)成所述的TLT的內(nèi)層導(dǎo)體的另端，所有傳輸線的外層導(dǎo)體的另端相連構(gòu)成所述的TLT的外層導(dǎo)體的另端；第i級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第(i_l)級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連，第i級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端與第(i+Ι)級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端相連， 第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸入端與第η級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸入端相連；第一級 TLT開關(guān)脈沖器的輸出端至第η級TLT開關(guān)脈沖器的輸出端依次串聯(lián)或并聯(lián)，串聯(lián)的連接方式為上一級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端與下一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連；并聯(lián)的連接方式為所有TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端相連，所有TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端相連；第一級TLT開關(guān)脈沖器的第一輸出端為所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端，第η級TLT開關(guān)脈沖器的第二輸出端為所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端，i 為小于η且大于1的自然數(shù)；所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第一輸出端與所述的變阻線的內(nèi)層導(dǎo)體的輸入端相連，所述的多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)的第二輸出端與所述的變阻線的外層導(dǎo)體的輸入端相連，所述的變阻線的內(nèi)層導(dǎo)體的輸出端與所述的負(fù)載的一端相連，所述的變阻線的外層導(dǎo)體的輸出端與所述的負(fù)載的另端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)， 其特征在于所述的傳輸線外套軟磁性磁環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)， 其特征在于所述的軟磁性磁環(huán)為鐵氧體磁環(huán)或非晶體磁環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，其特征在于所述的傳輸線為同軸傳輸線或平板傳輸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)， 其特征在于所述的電容性儲能器為Marx發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)， 其特征在于所述的閉合開關(guān)為火花開關(guān)、IGBT或RSD。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，其特征在于所述的負(fù)載為電阻性負(fù)載或電容性負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)， 其特征在于所述的變阻線為平板變阻線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于傳輸線變壓器耦合多開關(guān)驅(qū)動變阻線的脈沖功率系統(tǒng)，包括多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)、負(fù)載和連接多級TLT開關(guān)脈沖系統(tǒng)與負(fù)載的變阻線。在驅(qū)動變阻線之前，本發(fā)明利用TLT將電壓初步升高數(shù)倍，可獲得更高的輸出電壓，且能量損耗較低；通過多開關(guān)協(xié)同工作，延長了開關(guān)的使用壽命；一開關(guān)導(dǎo)通自動觸發(fā)其余多開關(guān)同步過壓導(dǎo)通，無需復(fù)雜的外部觸發(fā)裝置，同步過程簡明可靠，故本發(fā)明廣泛應(yīng)用于軍事、勘探、醫(yī)療、能源、環(huán)境等脈沖功率技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域。
文檔編號H02M9/00GK102158117SQ20111007204
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者劉振, 王秉哲, 鄧官壘, 閆克平 申請人:浙江大學(xué)