重復頻率高功率脈沖電源的研究.pdf

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

2、,以提高氣體開關的工作頻率和壽命,對于脈沖開關技術的發(fā)展,具有一定的意義,可以拓展氣體開關在高重復頻率脈沖功率系統(tǒng)和脈沖功率在民用方面的應用范圍。
　　正是基于上述的目的,本文設計了一套含有氣體開關的重復頻率高功率脈沖電源。該脈沖電源利用串聯(lián)諧振充電技術實現(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組成的脈沖形成網(wǎng)絡完成脈沖從ms到μs的壓縮、陡化,最后通過氣體開關向負載釋放能量。該電源可以在6Ω的負載上,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,重復頻率可達200Hz。
　　本文對此脈沖電源的研制進行了詳細的說明;通過對比之前比較常用的拓撲結構,提出了脈沖電源的電路拓撲結構,并對其原理進行了詳細的介紹,對電路的充放電特性進行了研究,設計了合適的可飽和變壓器和磁開關,并通過建立 PSpice仿真模型,對脈沖電源關鍵參數(shù)的選取進行了研究。通過研究影響氣體開關重復頻率運行的因素,指明用磁開關配合有利于改善氣體開關的開通性

4、能和絕緣恢復特性。
　　串聯(lián)諧振充電技術是解決大容量電容器快速充電的有效方法,本文對串聯(lián)諧振的原理進行了分析,并結合脈沖電源的工作要求計算了串聯(lián)諧振充電的各個關鍵參數(shù),并對高頻變壓器的設計、諧振電感的繞制、IGBT的驅動控制等進行了詳細的分析。
　　對設計研制的重復頻率高功率脈沖電源進行了試驗研究和分析,對PSpice仿真波形結果和實驗測試波形作了比較,給出了有磁開關配合和無磁開關配合時氣體開關的損耗的定量分析,最后對實驗中