三谐振单元的输出正负极依次串联，串联后 首端单元的输出正极及末端单元的输出负极与一升压变压器T1的原边相连，升压变压器的 副边连接至电场负载和L并联构成的等效电路）。三个单元中三相整流桥的输入侧相 互串联并连接配电网。
[0034] 图2所示的脉冲发生系统工作过程可分为充电过程和谐振过程两个阶段，具体经 过以下步骤：
[0035] 步骤（1)，三个基本谐振单元的充电IGBT(Q4、Q5、Q6)同时开通，谐振IGBT(Q1、Q2、 Q3)保持为关断状态，则系统电路简化为图（3)所示。整流桥将三相电网交流电压整流成直 流电压后经过限流电感向储能电容（Cri、Cr2、Cr3)充电。通过控制充电IGBT的开通时间， 可以调节储能电容的电压，理论的最高电压为三相交流线电压的峰值。最长的充电时间可 由式⑴决定：
[0036]Tchargeniax=Tswltch-Tr 式⑴
[0037] 其中：Tchal^niax为最大充电时间；
[0038] Tswlteh为脉冲电压间隔周期；
[0039] I；为系统谐振周期。
[0040] 通常对储能电容电压的控制采用闭环控制，储能电压的实际值与设定值的差值输 入PI调节器后可以得到充电IGBT的充电时间，可以作为PI调节器的饱和值。
[0041] 步骤（2)，三个基本谐振单元的充电IGBT(Q4、Q5、Q6)同时关断，充电IGBT%、Q2、 Q3)仍保持为关断状态，根据负载功耗、线路传输功耗、限流电感感值及充电IGBT开通时间 的不同，限流电感（Li、L2、L3)在充电IGBT关断时电流可能不为零，则此时系统电路简化为 图⑷所示。限流电感电流将经过续流二极管（DpD2、D3)释放至储能电容中。如果充电 IGBT关断时限流电感电流为零，则充电IGBT为零电流关断，续流电路不工作。
[0042] 步骤（3)，三个基本谐振单元的充电IGBT(Q4、Q5、Q6)保持关断，充电IGBT%、Q2、 Q3)同时开通，则系统电路简化为图（5)所示。储能电容（Cri、Cr2、Cr3)、变压器Tl漏感及 电场负载电容将构成一谐振系统，其初始电压为储能电容的电压之和。负载电容的峰值电 压可由式⑵决定：
[0044] 其中：Vpeak为负载电容q的峰值电压；
[0045]V。为储能电容的初始电压之和；
[0046] Ceq为折算到变压器原边后电路总的等效电容；
[0047] n为升压变压器变比；
[0048] Q为负载电场等效电容。
[0049] 系统的谐振周期由式⑶决定：
[0051] 其中为系统谐振周期；
[0052] Lr为变压器漏感；
[0053] Ceq为折算到变压器原边后电路总的等效电容；
[0054] 谐振IGBT的开通时间小于系统的谐振周期，保证每次系统只产生一次谐振。谐振 IGBT可在谐振电流过零后，即谐振电流流经其反并联二极管时关断，这样谐振IGBT的关断 损耗为零。
[0055] 重复步骤（1)~步骤（3)即可在负载电场中产生连续的脉冲电压。
[0056] 根据式⑵所描述的输出电压公式，若需要升高输出电压，则可以提高V。的值，即 可以串联更多的基本谐振单元，通过累加更多储能电容的初始电压来实现。
[0057] 上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换所获得的技术 方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 串联式脉冲电压发生装置，由若干个基本谐振单元的输出正极和输出负极依次串 联，串联后的正极和负极分别接入高频升压变压器的原边，高频升压变压器的副边连接至 容性电场负载，其特征在于：所述的基本谐振单元包括三相整流桥，充电IGBT，谐振IGBT， 续流二极管，限流电感和储能电容，该装置输入端为三相整流桥，三相整流桥输出正极连接 至充电IGBT的集电极，充电IGBT的发射极连接至限流电感的一端，限流电感的另一端连接 至储能电容的正极，储能电容的负极连接至整流桥的负极，所述续流二极管的阴极连接至 充电IGBT的发射极，二极管的阳极连接至储能电容的负极，所述谐振IGBT的集电极连接至 储能电容的正极，谐振IGBT的发射极和储能电容的负极分别作为基本谐振单元的输出正 极和输出负极。2. 根据权利要求1所述的串联式脉冲电压发生装置，其特征在于：所述基本谐振单元 包括三组。3. 采用权利要求1或2所述装置产生连续脉冲的方法，该方法包括以下步骤： 1) 充电IGBT开通，谐振IGBT关断，电流由三相整流桥输出正极经限流电感流入储能电 容，储能电容处于充电状态； 2) 充电IGBT关断，谐振IGBT关断，电流流经由限流电感、储能电容和续流二极管构成 的回路；若充电IGBT关断时限流电感电流不为零则限流电感存储的磁场能量释放至储能 电容，储能电容处于充电状态；若充电IGBT关断时限流电感电流为零，则电感中没有存储 能量，储能电容保持电压不变； 3) 充电IGBT关断，谐振IGBT开通，由储能电容、升压变压器漏感、负载电场等效电容构 成谐振电路；储能电容经历先放电后充电状态； 4) 重复步骤1-步骤3可产生连续的脉冲电压。4. 根据权利要求3所述产生连续脉冲的方法，该方法中，所述的基本谐振单元进行多 个串联时，所有基本谐振单元的充电IGBT同步工作，所有基本谐振单元的谐振IGBT同步工 作。5. 根据权利要求3所述产生连续脉冲的方法，该方法中，谐振IGBT关断后应留有死区 时间，再开通充电IGBT，该死区时间应大于系统谐振周期与谐振IGBT开通时间之差。6. 根据权利要求3、4或5所述产生连续脉冲的方法，该方法中，所述的谐振IGBT每次 开通时间大于0. 5倍系统谐振周期，小于系统谐振周期。7. 根据权利要求6所述产生连续脉冲的方法，该方法中所述的充电IGBT每次开通时间 小于谐振IGBT的关断时间。
【专利摘要】本发明公开一种串联式脉冲电压发生装置及方法，该装置由若干个基本谐振单元的输出正极和输出负极依次串联，串联后的正极和负极分别接入高频升压变压器的原边，高频升压变压器的副边连接至容性电场负载。基本谐振单元输入端为三相整流桥，整流桥输出正极连接至充电IGBT的集电极，充电IGBT的发射极连接至限流电感的一端，限流电感的另一端连接至储能电容的正极，储能电容的负极连接至整流桥的负极，一个续流二极管的阴极连接至充电IGBT发射极，二极管的阳极连接至储能电容的负极，一个谐振IGBT的集电极连接至储能电容正极。本发明通过采用多个基本谐振单元串联获得较高的输出脉冲电压，并且不需要使用工频变压器来实现隔离和升压。
【IPC分类】H02M9/04
【公开号】CN105024585
【申请号】CN201510473694
【发明人】肖遥, 陈武, 凌雁波, 陈祥, 刘宇芳, 董春光, 黄艺, 曲震, 邱曙光, 李伟
【申请人】南京国电环保科技有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月5日