基于RSD的大功率脈沖發(fā)生器的設計與研究.pdf

1、大功率超高速半導體開關(guān)RSD（Reversly Switched Dynistor）相對傳統(tǒng)的半導體開關(guān)在脈沖功率領域具有顯著的特點：全面積同步導通，di/dt高，開啟速度快，開通延時幾乎為零，功耗低，理論上可無限串聯(lián)，串并聯(lián)使用時觸發(fā)相對簡單，維護方便、成本低而且使用壽命長。是脈沖功率領域理想選擇之一。 本文從RSD的結(jié)構(gòu)和工作機理出發(fā)，由半導體理論導出其正常開通的外部觸發(fā)條件，為RSD的應用提供理論上的依據(jù)。RSD正常開通需

2、要兩個條件：（1）在預充階段，RSD電壓極性反向，此時，磁開關(guān)承受主回路與觸發(fā)回路電壓之和；（2）反向預充時，必須提供足夠多的預充電荷量，使等離子體分布在整個J2結(jié)附近，避免出現(xiàn)局部導通現(xiàn)象。 磁開關(guān)是RSD開通的關(guān)鍵器件之一，磁開關(guān)的作用主要是在預充階段對主回路與預充回路進行隔離。磁開關(guān)設計的好壞直接影響RSD開通的好壞。本文從電磁感應定律出發(fā)，推導出磁開關(guān)繞線匝數(shù)、磁芯截面積與隔離電壓、飽和時間的關(guān)系，并進行實驗對結(jié)果進行驗

3、證，證明了其準確性。同時對磁開關(guān)的復位裝置也進行了設計。為了減小磁開關(guān)對主放電回路的影響，還提出了減小磁開關(guān)繞組飽和電感的方法。 基于RSD的脈沖發(fā)生器另一個問題是RSD的觸發(fā)問題。RSD觸發(fā)電路的難點是觸發(fā)電路與主電路的并聯(lián)結(jié)構(gòu)導致的觸發(fā)電路高壓的問題。本文提出了兩種觸發(fā)電路的設計方法并進行了實驗驗證。一是晶閘管串聯(lián)觸發(fā)方式，二是脈沖變壓器觸發(fā)方式。晶閘管串聯(lián)觸發(fā)方式適用于電壓不是太高的場合，而脈沖變壓器適用于高電壓脈沖系統(tǒng)。

4、對于晶閘管串聯(lián)方式，其需解決的問題是串聯(lián)中晶閘管之間的均壓問題及開通過程中晶閘管開通延時的不一致性問題。對于第一個問題，可采用均壓電阻來解決，對于第二個問題可以采樣RC吸收網(wǎng)絡來解決。對于脈沖變壓器觸發(fā)電路，提出了五種可選方案。對于高壓大功率脈沖系統(tǒng)，著重討論了小RSD觸發(fā)大RSD的級聯(lián)方式。在這種觸發(fā)方式中，設計的關(guān)鍵是要滿足變壓器飽和時間、小RSD的預充電流，以及磁開關(guān)的飽和時間、大RSD的預充時間及預充電流的要求。為了方便脈沖變壓