一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法与流程

本发明涉及高压脉冲调制器领域，特别涉及一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法。

背景技术：

1、高压脉冲电源调制器是高功率微波和各类加速器应用系统中的重要组成单元，这类应用中通常都需要平坦的矩形高压脉冲，极小的上升沿时间、可调的脉冲宽度和重复频率。对于自由电子激光器等光源应用场景，脉冲的顶部平坦度和脉间稳定度对光源的频谱纯度和相干性有很大的影响，因此对脉冲调制器的稳定度提出了极高的要求。

2、高压脉冲调制器应用十分广泛，如，为速调管的阴极调制提供微秒级、百兆瓦功率量级的高压大电流脉冲。速调管将输入的射频激励信号进行放大，将高压脉冲电源的能量转换为微波能量，最终微波能量在加速器的谐振腔内传递给电子束实现电子束加速。要想获得稳定、精密的时间空间分辨率，就要求电子束的能量稳定度足够高，进一步要求脉冲电源调制器的必须具有极高的电压稳定度。

3、调制器脉冲电压稳定度的很大程度上又取决于储能电容的充电稳定度。储能电容的电压与电源电压相等，则电源的电压稳定度直接影响脉冲电压稳定度。影响电源电压稳定度的因素主要包括任何电子元件的温度漂移、噪声干扰、环路稳定性等，这就要求尽量选用低温漂的器件，尤其是参考电压、运算放大器、取样电阻，尽量减小取样电路的噪声，并选取合理的电路结构，增强电路的抗干扰能力。

4、因为还有很多其他因素会影响脉冲电压稳定度，传统的方法是在高压脉冲调制器的组成部件的选择上选择稳定度更高的器件来实现，因为有很多其他因素会影响脉冲电压稳定度，虽然直流电源是主要影响因素，但是单纯提高直流电源的精度对于调制器脉冲电压稳定度来说不显示，这里会受限于直流电源输出电压稳定度增加造成的设备实现和成本问题，因此需要提供一种新的可以所需稳定性要求来调节输出稳定的方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，可以实现提升脉冲调制器的输出电压的稳定度。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，所述高压脉冲调制器包括直流电源和脉冲变压器；所述直流电源用于提供基础电压，所述脉冲变压器用于输出高压脉冲电压信号；所述方法包括：通过增加脉冲变压器磁芯的数量和直流电源的数量来提升输出电压的稳定度。

3、通过增加脉冲变压器磁芯的数量和直流电源的数量包括：

4、将脉冲变压器配置为多磁芯的矩阵式脉冲变压器，选择与磁芯数量相同的多个直流电源分别独立经过一个开关单元、波形调节单元连接至脉冲变压器的输入端。

5、磁芯数量m与直流电源数量相同，其数量基于高压脉冲调制器输出电压稳定度t需求来确定。

6、确定直流电源数量的方法包括：

7、获取直流电源的输出电压参数u、σ；

8、获取设定的电压稳定度需求；

9、基于公式计算出对应的直流电源数量最小值mmi n：

10、其中u、σ分别为直流电源的输出电压值和稳定度ppm。

11、基于公式计算得到的数值通过进一法得到直流电源数量最小值mmi n。

12、脉冲调制器采用大于或等于最小值mmi n数量的直流电源和磁芯。

13、所述开关单元包括括二极管v1、二极管v2以及igbt开关管v3、充电电容c1，直流电源输出正极与二极管v1的阳极连接，二极管v1的阴极经充电电容c1分别连接至二极管v2的阳极、矩阵式脉冲变压器的初级侧的一端，矩阵式脉冲变压器的初级侧另一端连接至直流电源的负极；直流电源的负极接地；二极管v1的阴极连接至开关管v3的集电极，三极管v3的发射极连接至直流电源的负极；二极管v2的阴极连接至直流电源输出负极。

14、所述波形调节单元包括电感l1和电阻r2，所述电感l1的一端连接至二极管v2的阳极，另一端连接至矩阵式脉冲变压器的磁芯；所述电压r2并联在电感l1两端。

15、本发明的优点在于：可以通过直流电源和磁芯数量调节脉冲调制器输出电压的稳定性，调节更加可靠；而且单个直流电源的输出稳定性要求不高的情况下通过增加数量可以实现稳定度更高的电压输出，从而实现稳定度提高的同时不会影响单个直流电源的成本增加和减少对单个直流电源苛刻的要求；配合设计的电路可以有效的实现脉冲电压稳定输出的控制，从而满足更加可靠的的稳定度的提升和输出。

技术特征：

1.一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，所述高压脉冲调制器包括直流电源和脉冲变压器；所述直流电源用于提供基础电压，所述脉冲变压器用于输出高压脉冲电压信号；

2.如权利要求1所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：通过增加脉冲变压器磁芯的数量和直流电源的数量包括：

3.如权利要求2所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：磁芯数量m与直流电源数量相同，其数量基于高压脉冲调制器输出电压稳定度t需求来确定。

4.如权利要求3所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：

6.如权利要求4或5所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：

7.如权利要求4或5所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：

8.如权利要求1-4任一所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：所述波形调节单元包括电感l1和电阻r2，所述电感l1的一端连接至二极管v2的阳极，另一端连接至矩阵式脉冲变压器的磁芯；所述电压r2并联在电感l1两端。

9.如权利要求1-4任一所述的一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，其特征在于：所述直流电源、磁芯、开关单元、波形调节单元数量均相同并且一一对应。

技术总结
本发明公开了一种提升高压脉冲调制器输出电压稳定度的方法，所述高压脉冲调制器包括直流电源和脉冲变压器；所述直流电源用于提供基础电压，所述脉冲变压器用于输出高压脉冲电压信号；所述方法包括：通过增加脉冲变压器磁芯的数量和直流电源的数量来提升输出电压的稳定度。通过增加脉冲变压器磁芯的数量和直流电源的数量包括：将脉冲变压器配置为多磁芯的矩阵式脉冲变压器，选择与磁芯数量相同的多个直流电源分别独立经过一个开关单元、波形调节单元连接至脉冲变压器的输入端。本发明的优点在于：可以通过直流电源和磁芯数量调节脉冲调制器输出电压的稳定性，调节更加可靠。

技术研发人员：许欢,张宫旭,陈龙,张同信,王志波
受保护的技术使用者：成都川新甲科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15