Marx高壓脈沖電源的設計和應用.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，主要應用于毫米波雷達，干擾機以及民用通訊等重大項目之中。對于穩(wěn)定的回旋管的高壓供電設備研究尤為重要。
　　Marx發(fā)生器是最早應用在高壓試驗中的設備之一。近年來，由于脈沖功率技術的蓬勃發(fā)展，Marx發(fā)生器的應用十分廣泛，Marx發(fā)生器以其并聯充電串聯放電的工作原理以及結構簡單等優(yōu)點廣泛應用于大功率系統中。
　　本文主要

2、的研究目標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。設計參數為輸出電壓70kV，輸出電流15A，工作頻率0~2kHz可調，脈寬200us可調，功率容量可以達到百kW級。傳統的Marx發(fā)生器由于體積大，成本高以及穩(wěn)定性差等特點不能滿足回旋管工作需求。本文采用全固態(tài)器件構成Marx發(fā)生器，固態(tài)器件以其工作頻率高，穩(wěn)定性高，價格低，體積小等優(yōu)勢可以提供穩(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要求，針對回旋管工作的高壓大功率、近方波脈沖及重復頻率的特點，采用全固態(tài)器件，設計了回旋管工作電源。對Mar x發(fā)生器結構及工作過程分析以及參考大量國內外研究成果基礎上，全固態(tài)Marx調制器設計分為四個部分：主電路，補償電路，IGBT隔離驅動，FPGA控制電路。通過計算機仿真，模擬各部分工作過程，制作出全固態(tài)Mar x電路，并對其各部分進行測試，最后進行總體測試，測試結果與仿真計算結果相符。
　　本文

4、所設計電源結構簡單，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，又維護方便。全固態(tài)Marx調制器采用單元陣列的拓撲結構，以1kV的充電單元，堆疊成10kV的陣列結構，再串聯7個陣列結構獲得70kV的輸出電壓。利用IGBT串聯作為控制開關，分析IGBT串聯均壓技術，采用磁耦合方式和光耦隔離驅動方式，可以有效的隔離驅動多組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，驅動IGBT的導通和關斷。補償單元與