15～20kw大功率微波電源的設(shè)計(jì).pdf

1、由于微波技術(shù)的應(yīng)用前景非常的廣泛,作為微波的電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由此顯得更加重要。隨著微波技術(shù)在科研、工業(yè)、生活等各領(lǐng)域的廣泛深入的應(yīng)用，而工藝要求也越來(lái)越高，高功率的穩(wěn)定微波電源必然會(huì)引起更多的關(guān)注。微波電源作為微波等離子體設(shè)備的重要組成部分，其穩(wěn)定性對(duì)微波等離子體技術(shù)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。所以，在微波等離子體技術(shù)的研究中，獲得一個(gè)穩(wěn)定的高功率微波電源是需要重點(diǎn)突破的方向。目前在該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外差距較大，國(guó)外已經(jīng)可以利用德國(guó)MUEGGE公司

2、生產(chǎn)的L波915MHZ的磁控管CWM-100L，可以設(shè)計(jì)出輸出功率最高100kW的微波電源，相比之下，國(guó)內(nèi)水平還只是停留在輸出功率20kW以下。在整個(gè)微波電源設(shè)備中，磁控管是最主要的電力電子器件，它是激發(fā)產(chǎn)生微波能的關(guān)鍵，其工作特性與處在正交電磁場(chǎng)空間下高頻二極管非常相似。在實(shí)際應(yīng)用中，由于磁控管的工作條件極為苛刻，如果缺乏完善的控制方案，磁控管輸出功率會(huì)受到細(xì)微的陰極電壓或陽(yáng)極電流波動(dòng)而產(chǎn)生較大紋波系數(shù)的輸出功率。根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

3、，我們發(fā)現(xiàn)在正常工作狀態(tài)下，陰極電壓較為穩(wěn)定，額可以認(rèn)為是不變的恒值。但是將其作為常數(shù)的前提是要控制好磁控管閾值電壓的穩(wěn)定。根據(jù)這個(gè)原理，本文借助單片機(jī) ATmega16L磁控管陽(yáng)極電流調(diào)節(jié)的原理，從磁控管電壓入手，來(lái)提供穩(wěn)定電壓輸入；并且對(duì)磁控管陽(yáng)極電流進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和計(jì)算。微波控制參數(shù)通過(guò)增量式 PI（比例-積分）調(diào)節(jié)算法計(jì)算而來(lái)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)和計(jì)算，可以控制磁場(chǎng)電流的大小，從而使得大功率的微波電源能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。
　

4、　本文采用的是CK-611大功率磁控管，在文中對(duì)其運(yùn)行特點(diǎn)做了系統(tǒng)的介紹。另一方面，結(jié)合當(dāng)前常見(jiàn)的微波電源控制方案，本文通過(guò)分析對(duì)比后選擇了相對(duì)于這個(gè)磁控管適應(yīng)性最好的方案，并對(duì)方案中各個(gè)功能電路部分的使用和調(diào)制方法進(jìn)行了介紹和分析。通過(guò)橫向比較，對(duì)常見(jiàn)控制方案進(jìn)行了總結(jié)，列出了各種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)微波電源控制系統(tǒng)進(jìn)行了完善和改進(jìn)，以及各功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，最后還對(duì)整個(gè)微波源進(jìn)行了多種后期調(diào)試。本文提供了制造20K