一种高效率重频脉冲磁场系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效率重频脉冲磁场系统，包括依次电连接的充电系统、极性转换模块、磁场产生系统，还包括与所述极性转换模块、所述磁场产生系统分别电连接的控制系统，所述极性转换模块能在所述控制系统控制下匹配所述充电系统与所述磁场产生系统的电连接极性关系。本发明专利技术解决了现有技术存在的磁场系统的能量利用效率低、体积较大、笨重等问题。笨重等问题。笨重等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率重频脉冲磁场系统


[0001]本专利技术涉及高功率微波系统
，具体是一种高效率重频脉冲磁场系统。

技术介绍

[0002]高功率微波源系统需要产生与脉冲电子束同步的脉冲磁场，实现对电子束的约束，用以产生高功率微波信号。随着高功率技术的发展，对系统体积、重复频率、重量和效率等也提出了苛刻的要求。随着重复频率提高，磁场耗能和体积急剧增加。
[0003]图1为一个典型的常规重频脉冲磁场系统的电路图。
[0004]图1中，PS通过S1控制给储能电容C1充电，但C1充电到额定电压值后，控制系统根据时序控制放电开关Q2导通，此时C1及L2以及磁场线圈电阻R2组成RLC阻尼振荡，当第一个振荡正半周通过L2后，磁场线圈电流为零及储能电容出现最大反压，此时关闭Q2，导通Q1，此时L1与C1及电感内阻R1形成新的振荡回路，当新振荡第一个正半周结束后，Q1截止，此时储能电容与充电电源同极性，充电开关导通对储能电容充电，此时Q1、Q2截止，完成一个脉冲磁场产生周期。其一个脉冲磁场产生周期由放电时间、能量回收时间及充电时间组成。
[0005]常规重频脉冲磁场系统存在能量利用效率低下、体积较大、笨重等问题。因此需要降低磁场耗能和体积，提高磁场系统的能量利用效率，从而达到减小系统体积重量、提高系统效率的目的。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效率重频脉冲磁场系统，解决现有技术存在的磁场系统的能量利用效率低、体积较大、笨重等问题。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0008]一种高效率重频脉冲磁场系统，包括依次电连接的充电系统、极性转换模块、磁场产生系统，还包括与所述极性转换模块、所述磁场产生系统分别电连接的控制系统，所述极性转换模块能在所述控制系统控制下匹配所述充电系统与所述磁场产生系统的电连接极性关系。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述磁场产生系统包括储能电容、放电开关装置、磁场线圈，所述放电开关装置与所述磁场线圈串联后与所述储能电容并联组成并联体，所述储能电容的两端分别与所述极性转换模块电连接。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述放电开关装置采用具有可控关断特性或电流过零自关断特性的半导体开关。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述放电开关装置包括三极管Q50、三极管Q60，三极管Q50与三极管Q60互锁电连接后与所述磁场线圈串联。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述磁场产生系统还包括与所述储能电容并联的放电电流检测装置，所述放电电流检测装置与所述控制系统电连接。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述放电电流检测装置包括耦合装置。
[0014]作为一种优选的技术方案，所述极性转换模块包括由若干半导体开关管构成的开关矩阵
[0015]作为一种优选的技术方案，所述极性转换模块采用若干半导体开关管构成桥式电路与所述充电系统电连接。
[0016]作为一种优选的技术方案，所述半导体开关管为三极管。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述极性转换模块包括均为PNP型的三极管Q10、三极管Q20、三极管Q30、三极管Q40，三极管Q10的发射极与三极管Q20的发射极电连接，三极管Q20的集电极与三极管Q30的发射极电连接，三极管Q30的集电极与三极管Q40的集电极电连接，三极管Q40的发射极与三极管Q10的集电极电连接，所述充电系统为直流的充电电源，三极管Q10的发射极、三极管Q20的发射极之间的节点与充电电源的正极电连接，三极管Q30的集电极、三极管Q40的集电极之间的节点与充电电源的负极电连接。
[0018]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0019]本专利技术在磁场电源系统中去除常规重频脉冲磁场系统的能量回收支路，避免了回收支路带来的能量损失和能量回收时间的需求，同时减小了系统的体积和重量；系统充电时间得到有效提升，减少了系统供电功率需求，系统能量利用效率得到大幅提高，同时还可以提高脉冲磁场重复频率上限限制；本专利技术具有较高的能量利用率；在相同线圈及充电电源情况下，产生更高频率的脉冲磁场；产生相同磁场强度和重频的磁场，系统供电功率更低，体积重量更小。
附图说明
[0020]图1为现有技术的一个典型的常规重频脉冲磁场系统的电路图；
[0021]图2为本专利技术所述的一种高效率重频脉冲磁场系统的一种实施方式的电路图；
[0022]图3为本专利技术所述的一种高效率重频脉冲磁场系统的另一种实施方式的电路图。
[0023]附图中标记及相应的零部件名称：1、充电系统，2、极性转换模块，3、磁场产生系统，4、控制系统，10、充电电源，21、三极管Q10，22、三极管Q20，23、三极管Q30，24、三极管Q40，31、储能电容，32、放电开关装置，33、磁场线圈，321、三极管Q50，322、三极管Q60，323、第一晶闸管Q70，324、第二晶闸管Q80。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0025]实施例1
[0026]如图2所示，一种高效率重频脉冲磁场系统，包括依次电连接的充电系统1、极性转换模块2、磁场产生系统3，还包括与所述极性转换模块2、所述磁场产生系统3分别电连接的控制系统4，所述极性转换模块2能在所述控制系统4控制下匹配所述充电系统1与所述磁场产生系统3的电连接极性关系。
[0027]本专利技术采用极性转换模块2能通过改变所述充电系统1与所述磁场产生系统3的连接极性匹配关系，确保充电系统1给磁场产生系统3保持同极性；相比较于图1，在磁场电源系统中去除常规重频脉冲磁场系统的能量回收支路，避免了回收支路带来的能量损失和能
量回收时间的需求，同时减小了系统的体积和重量；系统充电时间得到有效提升，减少了系统供电功率需求，系统能量利用效率得到大幅提高，同时还可以提高脉冲磁场重复频率上限限制。
[0028]作为一种优选的技术方案，所述磁场产生系统3包括储能电容31、放电开关装置32、磁场线圈33，所述放电开关装置32与所述磁场线圈33串联后与所述储能电容31并联组成并联体，所述储能电容31的两端分别与所述极性转换模块2电连接。图2中储能电容31为C10。
[0029]通过所述极性转换模块2在所述控制系统4控制下匹配所述充电系统1与所述磁场产生系统3的储能电容31极性，确保充电系统1给磁场产生系统3的储能电容31充电时保持同极性。
[0030]作为一种优选的技术方案，所述放电开关装置32采用具有可控关断特性或电流过零自关断特性的半导体开关。
[0031]这便于根据充电电压和时序，控制放电开关装置32进行储能电容放电，产生重频脉冲磁场。
[0032]优选的，所述放电开关装置32直接与所述控制系统4电连接，更加便于控制。
[0033]作为一种优选的技术方案，所述放电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率重频脉冲磁场系统，其特征在于，包括依次电连接的充电系统(1)、极性转换模块(2)、磁场产生系统(3)，还包括与所述极性转换模块(2)、所述磁场产生系统(3)分别电连接的控制系统(4)，所述极性转换模块(2)能在所述控制系统(4)控制下匹配所述充电系统(1)与所述磁场产生系统(3)的电连接极性关系。2.根据权利要求1所述的一种高效率重频脉冲磁场系统，其特征在于，所述磁场产生系统(3)包括储能电容(31)、放电开关装置(32)、磁场线圈(33)，所述放电开关装置(32)与所述磁场线圈(33)串联后与所述储能电容(31)并联组成并联体，所述储能电容(31)的两端分别与所述极性转换模块(2)电连接。3.根据权利要求2所述的一种高效率重频脉冲磁场系统，其特征在于，所述放电开关装置(32)采用具有可控关断特性或电流过零自关断特性的半导体开关。4.根据权利要求3所述的一种高效率重频脉冲磁场系统，其特征在于，所述放电开关装置(32)包括三极管Q50(321)、三极管Q60(322)，三极管Q50(321)与三极管Q60(322)互锁电连接后与所述磁场线圈(33)串联。5.根据权利要求4所述的一种高效率重频脉冲磁场系统，其特征在于，所述磁场产生系统(3)还包括与所述储能电容(31)并联的放电电流检测装置(34)，所述放电电流检测装置(34)与所述控制系统(4)电连接。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢朝政，胡进光，鲍向阳，屈劲，余川，鲜海鹏，罗光耀，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：