专利名称：串级补偿脉冲发电机的制作方法
技术领域：
本发明串级补偿脉冲发电机属强脉冲功率源工程技术领域。
现代高技术的许多领域，其发展日益依赖于强脉冲功率技术，从衡量某一脉冲功率源的几项最主要的技术指标，(比储能、比功率和脉冲重复率)来看，补偿式脉冲发电机具有明显的综合优势。
补偿式脉冲发电机将惯性储能，机电能量转换和脉冲成形三者融为一体。通过磁通的交替压缩与膨胀，实现部分机电能量的可逆转换。这既可省去大电流高重复率的放电开关，又能大大提高脉冲功率源的能量利用率。这些优良性能是其它类型的脉冲功率源所无法比拟的。
自1978年研制成第一台演示性的补偿脉冲发电机原型机以来，已经发展了两种类型的补偿脉冲发电机，即主动补偿型和被动补偿型，前者主要针对大功率固体激光器的应用，后者主要针对电磁发射应用。在强脉冲功率技术领域，对于脉冲功率数兆(106)瓦至数吉(109)瓦，半高脉宽数百微秒的输出要求，主动式补偿电机是目前最具竞争力的。迄今为止，主动式补偿电机都是单机运行方式，主机通过外接电容器励磁。这样，脉冲输出的重复频率最快也要数分钟一次，并且需要附加的励磁充电电源。这不仅限制了电源系统的灵活性和机动性，更不利于远离市电环境的作业(如用激光武器野战)。另外，单机的功率放大倍数和能量放大倍数也很有限，特别是当电机功率达到数吉瓦时，需要的励磁电容器将非常可观。例如美国Texas University的机电研究中心设计的一台13.4吉瓦(GW)的主动式补偿电机，用于驱动固体激光器氙灯，能量增益是10.6倍，功率增益7.16倍，需励磁电容器22千伏(KV)3.33毫法(mF)电容器通过高压充电机充电，因此电机不能连续输出。
为了实现小型化的重复脉冲功率源，使输出-输入(起励)的电流增益、能量增益以及功率增益足够大;为了满足机动性脉冲功率源(例如野战用激光武器驱动功率源)，在没有市电的条件下能够可靠地自激起励，特作出本发明-串级补偿式脉冲发电机。
本发明是用两台一大一小的主动补偿脉冲发电机串级而成。在机械上二机的定子线圈按磁轴彼此错开一个在160°-200°范围内的某一固定角度，通过联轴器联接起来，并由同一原动机驱动。在电气上，大机的起始励磁由小机提供，小机的起始励磁由外直流电源或者由能被大机反馈充电的电容提供。两机之间大机对小机具有很强的正反馈、为了实现自激，初始起励还利用了电机的剩磁。为了抑制正反馈过强保证稳定自激，在二机端口之间串接一减耦电阻，通过调节这一电阻改变输出功率。
本发如附
图1、2所示图中1是小电机，2是大电机，3是原动机，4是联轴器，5是直流电源，6是电容器，7是减耦电阻，8是轭流电感，9是负载，10、11、12是2极管，13、14是电阻，15是检测器，16是快速开关。
附图1中的小机1的起励电流是由外直流电源5供给的，随着机组转轴旋转到使小机1的磁通压缩时，小机1的电流增大形成一电流脉冲输出。由于小机1的起励支路串有一大的轭流电感8，小机1的输出电流绝大部分流向大机2，给大机2提供起始励磁电流。随着转轴旋转，使电机2的磁通压缩，大机2的电流增长形成一输出电流脉冲，其中大部分经2级管10供给负载9，小部分通过2级管11反馈回小机1，加强小机的起励电流。
附图2中，小机的励磁电流由脉冲电容器6供给。与附图1所示的不同之处在于，小机1起励是通过触发可控硅开关16，使电容器6放电来形成的，触发时刻应与小机1的转子族转到电感最大位置附近的时刻相同步，这是通过拾取转子转轴位置信号的相位检测器15来实现的。脉冲电容器6的补充充电则由大机2输出时通过2极管11、12及电阻13形成的通路来实现。脉冲电容器6的初始充电由电机的剩磁电压提供。
权利要求
1.一种串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，将两台脉冲发电机在机械上实现同轴，在电气上实现并联。
2.如权利要求1所述的串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，两台同轴补偿式脉冲发电机是一大一小的转机，并且二机的定子线圈按磁轴彼此错开一个在160°-200°范围内的某一固定角度，通过联轴器联接，由同一原动机驱动;在二机端口之间串接一减耦电阻和二极管;在接负载的线路上串接一个二极管;在接直流电源的线路上串一个大轭流电感和电阻。
3.如权利要求2所述的串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，当使用电容器作电源时，要串接一个与电阻、2极管并联的与相位检测器相连的快速开关。
全文摘要
本发明串级补偿脉冲发电机通过将两台补偿式脉冲发电机在机械上同轴、在电气上并联，从而提高了这种强脉冲电源系统的功率增益和能量增益。这种电源系统可以在没有外部电源的情况下依靠剩磁的作用自激励磁。本发明适用于驱动大功率重复脉冲的固体激光器的功率源，尤其适合于对机动性有特殊要求的应用。
文档编号H02P9/00GK1063384SQ9110327
公开日1992年8月5日 申请日期1991年5月15日 优先权日1991年5月15日
发明者潘垣, 刘宝华, 黄河, 张延彪, 李格, 秦涛 申请人:中国科学院等离子体物理研究所