重復(fù)頻率高功率脈沖電源的研究.pdf

1、脈沖功率技術(shù)在民用方向的拓展,尤其是污水處理、煙氣除塵、生物醫(yī)療等方面的應(yīng)用,促進(jìn)了重復(fù)頻率脈沖功率技術(shù)的快速發(fā)展。磁開關(guān)和大功率半導(dǎo)體開關(guān)在長壽命、高運(yùn)行頻率方面的優(yōu)勢,使得一些不同性能參數(shù)的重復(fù)頻率脈沖功率裝置的設(shè)計(jì)研制成為可能。但是氣體開關(guān)由于具有結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、性能穩(wěn)定、耐壓高、通流強(qiáng)、能承受高dv/dt、高di/dt等優(yōu)點(diǎn),使其在現(xiàn)代脈沖功率技術(shù)中仍占有很重要的地位,所以利用磁開關(guān)的飽和延遲特性來改善氣體開關(guān)的開通和絕緣恢復(fù)性能

2、,以提高氣體開關(guān)的工作頻率和壽命,對于脈沖開關(guān)技術(shù)的發(fā)展,具有一定的意義,可以拓展氣體開關(guān)在高重復(fù)頻率脈沖功率系統(tǒng)和脈沖功率在民用方面的應(yīng)用范圍。
　　正是基于上述的目的,本文設(shè)計(jì)了一套含有氣體開關(guān)的重復(fù)頻率高功率脈沖電源。該脈沖電源利用串聯(lián)諧振充電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了輸入電容器的快速充電,并利用可飽和變壓器和磁開關(guān)組成的脈沖形成網(wǎng)絡(luò)完成脈沖從ms到μs的壓縮、陡化,最后通過氣體開關(guān)向負(fù)載釋放能量。該電源可以在6Ω的負(fù)載上,形成上升前沿約4

3、50ns,峰值電流580A,半高脈寬800ns的電流脈沖,重復(fù)頻率可達(dá)200Hz。
　　本文對此脈沖電源的研制進(jìn)行了詳細(xì)的說明;通過對比之前比較常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了脈沖電源的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并對其原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對電路的充放電特性進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了合適的可飽和變壓器和磁開關(guān),并通過建立 PSpice仿真模型,對脈沖電源關(guān)鍵參數(shù)的選取進(jìn)行了研究。通過研究影響氣體開關(guān)重復(fù)頻率運(yùn)行的因素,指明用磁開關(guān)配合有利于改善氣體開關(guān)的開通性

4、能和絕緣恢復(fù)特性。
　　串聯(lián)諧振充電技術(shù)是解決大容量電容器快速充電的有效方法,本文對串聯(lián)諧振的原理進(jìn)行了分析,并結(jié)合脈沖電源的工作要求計(jì)算了串聯(lián)諧振充電的各個(gè)關(guān)鍵參數(shù),并對高頻變壓器的設(shè)計(jì)、諧振電感的繞制、IGBT的驅(qū)動(dòng)控制等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
　　對設(shè)計(jì)研制的重復(fù)頻率高功率脈沖電源進(jìn)行了試驗(yàn)研究和分析,對PSpice仿真波形結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測試波形作了比較,給出了有磁開關(guān)配合和無磁開關(guān)配合時(shí)氣體開關(guān)的損耗的定量分析,最后對實(shí)驗(yàn)中