專利名稱：基于多路igct并聯的液相脈沖放電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及高功率脈沖技術，特別是指一種多路IGCT并聯的液相脈沖放電系統，屬于脈沖電源領域。
背景技術：
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 率半導體開關(如IGCT)進行放電，解決了使用火花隙開關產生脈沖輸出不穩定和開關壽 命短的問題。在海洋環境下，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，半導體開關器件耐流限制一般在幾十kA，因此使用 單一開關或單一串聯開關無法完成數百kA的大電流放電。
發明內容
本發明提供一種多路IGCT并聯的液相脈沖放電系統。采用多個開關并聯使用可 以解決大電流放電的問題，并且達到了同步觸發開關和均勻分流。一種多路IGCT并聯的液相脈沖放電系統，包括至少兩個相互并聯的放電回路，每 一回路中限流電感、儲能電容、續流二極管、IGCT開關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開關的輸出端，脈沖傳輸線的低 壓輸入端交錯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，可為空心電感，也可含有磁芯，分別串聯在儲能 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或多個低感固態脈沖儲能電容串并聯構成。所述的每一路的續流二極管可由一支二極管組成或多支二極管串聯組成，并聯在 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開關可由一支IGCT或多支IGCT串聯組成，均由外部觸發電 路進行觸發。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，以及續流二極管的陰極相連，產 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，以及續流二極管的陽極相連，產 生負極性高壓脈沖輸出。本發明液相脈沖放電系統工作過程如下高壓直流通過限流電感對儲能電容進行 充電，充電完成后，外部觸發電路同步觸發并聯的多個IGCT開關，大電流通過脈沖傳輸線 加載到負載。本發明的采用多個IGCT開關并聯，通過脈沖傳輸線低壓端的交錯連接，使得每一路傳輸線的輸入阻抗相等，起到對每一路IGCT開關進行均勻分流的作用。
圖1為本發明一種實施方式產生正高壓脈沖輸出的電路圖；圖2為本發明另一種實施方式產生負高壓脈沖輸出的電路圖。
具體實施例方式圖1為本發明產生正高壓脈沖輸出的電路圖。如圖所示，一種多路IGCT并聯的液 相脈沖放電系統，該系統可以由兩路或兩路以上的放電回路并聯構成。每一路的元器件，包 括限流電感1、儲能電容2、續流二極管3、IGCT開關4和脈沖傳輸線5依次相連。每一路的 限流電感1有兩個，分別串聯在儲能電容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可由一個或多個低感固態脈沖儲能電容串并聯 構成。續流二極管3并聯儲能電容2的兩端，可由一支二極管或多支二極管串聯組成。每 一路的IGCT開關4串聯在脈沖電容2和脈沖傳輸線5之間，可由一支IGCT或多支IGCT串 聯組成，均由外部觸發電路進行觸發。IGCT開關4的陽極與儲能電容2的高壓端，以及續流 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4的陰極，低壓輸入端依次交錯連接到其他回路的儲能電容2 的低壓端。本實施例中，圖1為產生正高壓脈沖輸出的電路圖。如圖所示，由兩路IGCT開關 并聯控制的液相脈沖放電系統。高壓直流通過4個限流電感1對一對并聯的儲能電容2進 行充電。每一路的限流電感1有兩個，分別串聯在儲能電容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可由一個或多個低感固態脈沖儲能電容串并聯構成。當充電 完成后，外部觸發電路同步觸發并聯的兩個IGCT開關4，大電流通過脈沖傳輸線5加載到負 載。其中，續流二極管3并聯儲能電容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4的陽極與儲能電容2的高壓端，以及續流二極管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4 的陰極，低壓輸入端交錯連接到另一個回路中儲能電容2的低壓端。圖2為本發明產生負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4的陰極與儲能電容2的高壓端，以及續流二極管3的陽極相連。
權利要求
一種多路IGCT并聯的液相脈沖放電系統，其特征在于，包括至少兩個相互并聯的放電回路，每一回路中限流電感、儲能電容、續流二極管、IGCT開關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開關的輸出端，脈沖傳輸線的低壓輸入端交錯連接到其他回路的儲能電容低壓端。
2.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，每一回路的限流電感有兩個， 分別串聯在儲能電容的高壓輸入端和低壓輸入端。
3.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，所述的儲能電容由一個或多 個低感固態脈沖儲能電容串并聯構成。
4.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，所述的續流二極管由一支二 極管組成或多支二極管串聯組成，并聯在儲能電容的兩端。
5.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，所述的IGCT開關由一支IGCT 或多支IGCT串聯組成，均由外部觸發電路進行觸發。
6.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，當輸出為正極性高壓脈沖時， 每一回路中IGCT開關的陽極連接儲能電容的高壓端以及續流二極管的陰極。
7.如權利要求1所述的液相脈沖放電系統，其特征在于，當輸出為負極性高壓脈沖時， 每一回路中IGCT開關的陰極連接儲能電容的高壓端以及續流二極管的陽極。
全文摘要
本發明公開了一種多路IGCT并聯的液相脈沖放電系統，屬于脈沖電源領域。該系統可以由兩路或兩路以上的放電回路并聯構成。每一路的元器件，包括限流電感、儲能電容、續流二極管、IGCT開關和脈沖傳輸線依次相連。限流電感串聯在儲能電容的充電回路中，儲能電容可由一個或多個低感固態脈沖儲能電容串并聯構成，兩端并有續流二極管，每一路的IGCT開關可由一支IGCT或多支IGCT串聯組成，均由外部觸發電路進行觸發，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連接到其他回路中儲能電容的低壓端。該系統有效地解決了開關的同步問題，可實現數百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 優先權日2010年4月12日
發明者閆克平, 黃逸凡 申請人:浙江大學