RSD新型低能耗重頻觸發(fā)技術(shù)研究及其可級聯(lián)模塊化設(shè)計.pdf

1、目前，固態(tài)脈沖功率技術(shù)正處在一個飛速發(fā)展階段，即重復(fù)頻率應(yīng)用階段。固態(tài)重頻脈沖電源的發(fā)展，在很大的程度上依賴于開關(guān)技術(shù)的突破?，F(xiàn)下，該領(lǐng)域最具有應(yīng)用前景的開關(guān)是反向觸發(fā)雙晶復(fù)合晶體管RSD(Reversely Switched Dynistor)，單晶片可以承受幾千伏高電壓、流通上百千安培大電流、并且實現(xiàn)微秒/納秒級內(nèi)的高速開通。目前由高壓RSDs組件構(gòu)成的高重復(fù)頻率固態(tài)脈沖源，在國內(nèi)至今還未見有正式應(yīng)用的報導(dǎo)。究其原因，一是由于傳統(tǒng)觸

2、發(fā)模式帶來的高觸發(fā)能耗阻礙了其在重頻脈沖源當(dāng)中的應(yīng)用；二是因為RSD特殊的觸發(fā)控制方式，缺少專用的組件化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其在不同耐壓、容量需求下，具備可拓展性和靈活性。
　　本文的研究內(nèi)容主要側(cè)重于一種低損耗的觸發(fā)技術(shù)，相比于傳統(tǒng)控制方式，在相接近的觸發(fā)電荷作用下，能夠增強(qiáng)RSD的飽和導(dǎo)通程度，使其更加適用于重復(fù)頻率工作的脈沖放電系統(tǒng)。
　　首先，介紹了RSD獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理，明確闡述了RSD可靠導(dǎo)通所需具備的物理條件，

3、即在預(yù)充階段通過形成分布均勻的等離子層，積累足夠的預(yù)充電荷。此外，介紹了當(dāng)前幾種常用的RSD觸發(fā)方式，對比了各自的電路特征。
　　其次，針對常規(guī)觸發(fā)方式存在的不足，提出一種正反雙向觸發(fā)電路，對RSD觸發(fā)過程進(jìn)行分階段建模，完成新型觸發(fā)電路參數(shù)的設(shè)計與優(yōu)化改進(jìn)。雙向預(yù)充技術(shù)在本質(zhì)上，是通過增加的正向電荷預(yù)充階段，降低器件在觸發(fā)過程中的導(dǎo)通壓降尖峰，從而減少換流損耗，降低重頻放電工況下的器件的發(fā)熱。
　　然后，論文對高壓RSDs

4、堆體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并建立完整的充、放電系統(tǒng)。在快脈沖放電對結(jié)構(gòu)緊湊性高要求的前提下，為使放電系統(tǒng)對高電壓拓展具有靈活性，對單元RSD及其觸發(fā)電路采取可級聯(lián)模塊化設(shè)計；同時，對與RSD配合使用的磁開關(guān)及其復(fù)位功能展開設(shè)計，并對可飽和磁芯進(jìn)行選型和參數(shù)測試。
　　最后，基于RSD固態(tài)脈沖源平臺，開展如下實驗：獲得單次放電在3模塊級聯(lián)下，開通1.8kV電壓得到上升率1.2kA/μs的放電電流；重復(fù)頻率工作模式下，在重復(fù)頻率0.15Hz下