Marx高壓脈沖電源的設(shè)計(jì)和應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的日新月異，大功率微波毫米波器件在國防和民用當(dāng)中都得到了長足的發(fā)展，而回旋管作為高功率毫米波源之一，主要應(yīng)用于毫米波雷達(dá)，干擾機(jī)以及民用通訊等重大項(xiàng)目之中。對(duì)于穩(wěn)定的回旋管的高壓供電設(shè)備研究尤為重要。
　　Marx發(fā)生器是最早應(yīng)用在高壓試驗(yàn)中的設(shè)備之一。近年來，由于脈沖功率技術(shù)的蓬勃發(fā)展，Marx發(fā)生器的應(yīng)用十分廣泛，Marx發(fā)生器以其并聯(lián)充電串聯(lián)放電的工作原理以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于大功率系統(tǒng)中。
　　本文主要

2、的研究目標(biāo)是滿足回旋管工作的高壓大功率、寬脈寬、近方波、高重頻的要求。設(shè)計(jì)參數(shù)為輸出電壓70kV，輸出電流15A，工作頻率0~2kHz可調(diào)，脈寬200us可調(diào)，功率容量可以達(dá)到百kW級(jí)。傳統(tǒng)的Marx發(fā)生器由于體積大，成本高以及穩(wěn)定性差等特點(diǎn)不能滿足回旋管工作需求。本文采用全固態(tài)器件構(gòu)成Marx發(fā)生器，固態(tài)器件以其工作頻率高，穩(wěn)定性高，價(jià)格低，體積小等優(yōu)勢(shì)可以提供穩(wěn)定高壓脈沖輸出，滿足回旋管工作電源的要求。
　　本文分析Marx發(fā)

3、生器原理及回旋管工作電源的技術(shù)要求，針對(duì)回旋管工作的高壓大功率、近方波脈沖及重復(fù)頻率的特點(diǎn)，采用全固態(tài)器件，設(shè)計(jì)了回旋管工作電源。對(duì)Mar x發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作過程分析以及參考大量國內(nèi)外研究成果基礎(chǔ)上，全固態(tài)Marx調(diào)制器設(shè)計(jì)分為四個(gè)部分：主電路，補(bǔ)償電路，IGBT隔離驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)PGA控制電路。通過計(jì)算機(jī)仿真，模擬各部分工作過程，制作出全固態(tài)Mar x電路，并對(duì)其各部分進(jìn)行測(cè)試，最后進(jìn)行總體測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果相符。
　　本文

4、所設(shè)計(jì)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，固態(tài)器件易于更換，不需要大變壓器和絕緣油，既降低成本，又維護(hù)方便。全固態(tài)Marx調(diào)制器采用單元陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以1kV的充電單元，堆疊成10kV的陣列結(jié)構(gòu)，再串聯(lián)7個(gè)陣列結(jié)構(gòu)獲得70kV的輸出電壓。利用IGBT串聯(lián)作為控制開關(guān)，分析IGBT串聯(lián)均壓技術(shù)，采用磁耦合方式和光耦隔離驅(qū)動(dòng)方式，可以有效的隔離驅(qū)動(dòng)多組IGBT。為了滿足多路同步的要求，由FPGA通過光纖發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷。補(bǔ)償單元與