基于亥姆霍兹线圈和IGBT模块的均匀脉冲磁场发生器

摘要

本发明提供了一种基于亥姆霍兹线圈和IGBT模块的均匀脉冲磁场发生器，其包括电源系统、脉冲电流形成系统、亥姆霍兹线圈装置、信号转换系统及同步触发模块，电源系统的开关电源将交流电源降压为直流后分别与脉冲电流形成系统、信号转换系统和同步触发模块连接并供电；所述亥姆霍兹线圈装置与脉冲电流形成系统相连接；所述信号转换系统的电/光转换器J2的输出端与脉冲电流形成系统中的脉冲形成模块M1的控制端连接；所述同步触发模块的输出端分别与信号转换系统的电/光转换器J1及电/光转换器J2相连接；本发明集成度高、使用寿命更长、工作频率更高、大大缩小了电路体积，并降低了整个电路的损耗。

主权项

一种基于亥姆霍兹线圈和IGBT模块的均匀脉冲磁场发生器，其特征在于，包括电源系统(1)、脉冲电流形成系统(2)、亥姆霍兹线圈装置(3)、信号转换系统(4)及同步触发模块(5)，其中：所述电源系统(1)，包括电源、高压直流模块及开关电源，所述电源分别与高压直流模块的输入端、开关电源的输入端连接并供电；所述高压直流模块将所述电源提供的交流电源升压并转换为直流后，与脉冲电流形成系统(2)中IGBT单管K1的输入端连接进行供电；所述开关电源将所述电源提供的交流电源降压为直流后分别与脉冲电流形成系统(2)、信号转换系统（4）和同步触发模块（5）连接并供电；所述脉冲电流形成系统(2)包括IGBT单管K1、充电电阻R1、脉冲发生模块M1；所述IGBT单管K1、充电电阻R1和脉冲发生模块M1串联连接；所述亥姆霍兹线圈装置(3)包括安装平面、至少三个固定在安装平面上的支撑柱（15）和平行于所述安装平面的亥姆霍兹线圈（11），所述支撑柱（15）等距地分布在同一个圆周上，其中每一个支撑柱（15）上均具有环形槽Ⅰ（15‑1）、环形槽Ⅱ（15‑2）和环形凸台（14）；所述环形槽Ⅰ（15‑1）到安装平面的距离小于环形槽Ⅱ（15‑2）到安装平面的距离，所述环形凸台（14）位于环形槽Ⅰ（15‑1）和环形槽Ⅱ（15‑2）之间；所述亥姆霍兹线圈（11）包括线圈Ⅰ和线圈Ⅱ；所述线圈Ⅰ卡在环形槽Ⅰ（15‑1）内，从而固定在支撑柱（15）上；所述线圈Ⅱ卡在环形槽Ⅱ（15‑2）内，从而固定在支撑柱（15）上；所述线圈Ⅰ到安装平面的距离小于线圈Ⅱ到安装平面的距离；所述亥姆霍兹线圈装置(3)与脉冲电流形成系统(2)相连接；所述信号转换系统(4)包括电/光转换器J1（4‑1）及电/光转换器J2（4‑2）；所述电/光转换器J1（4‑1）的输出端与脉冲电流形成系统(2)中的IGBT单管K1的控制端连接，电/光转换器J2（4‑2）的输出端与脉冲电流形成系统(2)中的脉冲发生模块M1的控制端连接； 所述同步触发模块(5)的输出端分别与信号转换系统(4)的电/光转换器J1及电/光转换器J2相连接；所述IGBT单管K1包括DC－DC模块(6)、光/电转换器(7)、开关驱动器(8)、IGBT(9)及栅极保护电路(10),所述DC－DC模块(6)接收电源系统(1)中开关电源输入的直流电，所述DC－DC模块(6)的输出端分别与所述开关驱动器(8)和光/电转换器(7)的电源端连接, 所述光/电转换器(7)输出控制信号到开关驱动器(8)的控制端，所述开关驱动器(8)的输出端输出驱动信号到IGBT (9)的栅极，所述光/电转换器(7)的输入端通过光纤与信号转换系统中的电/光转换器J1（4‑1）连接；所述IGBT(9)的输入端接收电源系统(1)中高压直流模块输入的电流，所述IGBT(9)的输出端与充电电阻R1连接；所述栅极保护电路(10)的输入端与所述IGBT(9)的栅极连接，栅极保护电路(10)的输出端与IGBT (9)的输出端连接；所述脉冲发生模块M1包括脉冲电容器C1、放电电阻R2及IGBT模块(12)，所述脉冲电容器C1一端接地，另一端通过放电电阻R2与亥姆霍兹线圈（11）连接，亥姆霍兹线圈（11）的输出端与IGBT模块(12)的输入端连接，IGBT模块(12)的输出端与脉冲电容器C1连接并接地；所述IGBT模块(12)的驱动器输入端与所述电源系统(1)中开关电源连接，所述IGBT模块(12)的驱动器控制端通过光纤与信号转换系统(4)中电/光转换器J2连接；所述电/光转换器J1（4‑1）、电/光转换器J2（4‑2）中输出控制信号的时序相反；所述脉冲电容器 C1 高压端通过导线与所述充电电阻 R1 、放电电阻 R2 并联节点连接用以获取充电电源。