本文選題：脈沖源 + IGBT��； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：功率脈沖電源技術(shù)是一項研究高電壓、強(qiáng)電流、大功率脈沖的應(yīng)用技術(shù)。隨著脈沖形成、脈沖壓縮和脈沖疊加等技術(shù)的不斷發(fā)展,功率脈沖源在其上升沿下降沿、重復(fù)頻率以及功率幅值等方面都有了更為苛刻的要求。在生物細(xì)胞電磁學(xué)的相關(guān)實驗中,需要用超寬帶大功率的電脈沖作用于細(xì)胞研究其微觀效應(yīng),因此本文根據(jù)實驗需要而研制一臺基于IGBT的重頻短脈沖源。該脈沖源輸出指標(biāo)為:電壓幅值5000V可調(diào),頻率100Hz-1000Hz可調(diào),脈寬2us可變。本文分析和綜合了高壓功率脈沖產(chǎn)生的典型途徑和特性,最終選定Marx發(fā)生器模型,該模型利用電容作為儲能元件進(jìn)行充電放電,控制固態(tài)開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷而獲得高電壓快脈沖的輸出。所設(shè)計的整個系統(tǒng)由可調(diào)大功率高壓直流電源、Marx發(fā)生器回路和IGBT驅(qū)動控制電路三部分組成。其中,高壓直流電源采用電源控制芯片TL494調(diào)制BOOST變換器,其基于電壓型PWM控制原理,得到輸出400V-1000V連續(xù)可調(diào)的直流電壓;Marx發(fā)生器回路由電感和高壓二極管隔離,利用電容“并聯(lián)充電串聯(lián)放電”的性質(zhì)產(chǎn)生電脈沖;IGBT驅(qū)動控制電路由單片機(jī)STM32F107產(chǎn)生脈寬和頻率可調(diào)的方波信號,并經(jīng)隔離驅(qū)動電路調(diào)制,最終觸發(fā)IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷而控制Marx發(fā)生器回路。文末對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性進(jìn)行調(diào)試驗證:一方面直觀地給出了負(fù)載下可調(diào)高壓直流電源的關(guān)鍵點測試結(jié)果,驗證了直流電源的穩(wěn)定安全;另一方面通過Marx主功能模塊測試了1kΩ負(fù)載下的輸出脈沖,給出了典型的輸入高壓下負(fù)載端輸出脈沖波形,并驗證了重頻和脈寬的可調(diào)性。最后針對調(diào)試過程中容易出現(xiàn)如上電瞬間元件損壞嚴(yán)重、系統(tǒng)可調(diào)性不方便和驅(qū)動功率低等問題,論文給出了優(yōu)化建議。
[Abstract]:Power pulse power supply is an application technology to study high voltage, high current and high power pulse. With the development of pulse formation, pulse compression and pulse superposition, the power pulse source has more stringent requirements in terms of rising edge and descending edge, repetition rate and power amplitude. In the experiment of biological cell electromagnetics, it is necessary to study the microcosmic effect of UWB high power electric pulse on the cells. Therefore, according to the need of the experiment, this paper develops a short pulse source based on IGBT repetition frequency. The output index of the pulse source is: the voltage amplitude is adjustable at 5000V, the frequency is adjustable by 100Hz to 1000Hz, and the pulse width 2us is variable. In this paper, the typical ways and characteristics of high voltage power pulse generation are analyzed and synthesized. Finally, Marx generator model is selected, which uses capacitance as energy storage element to charge and discharge. The output of high voltage and fast pulse is obtained by controlling the conduction and turn-off of solid state switch device. The whole system is composed of three parts: Marx generator circuit and IGBT drive control circuit. The high voltage DC power supply adopts the power control chip TL494 to modulate boost converter. Based on the voltage source PWM control principle, the output 400V-1000V continuous adjustable DC voltage Marx generator circuit is isolated by inductance and high voltage diode. The electric pulse IGBT drive and control circuit is produced by using the property of capacitor "parallel charging series discharge". The pulse width and frequency adjustable square wave signal is generated by single chip microcomputer STM32F107 and modulated by isolated drive circuit. Finally, the Marx generator circuit is controlled by triggering IGBT turn-on and turn-off. At the end of the paper, the stability and feasibility of the system are tested. On the one hand, the key points of the adjustable HVDC power supply under load are intuitively given, and the stability and safety of the DC power supply are verified. On the other hand, the output pulse under 1k 惟 load is tested by Marx main function module, and the typical output pulse waveform at the load end under high input voltage is given, and the tunability of repetition frequency and pulse width is verified. Finally, in view of the problems such as serious damage to the components at the instant of power supply, inconvenient adjustment of the system and low driving power, the optimization suggestions are given in this paper.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN782

【參考文獻(xiàn)】

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1 高自力;;基于TL494芯片PWM控制電路工作原理分析與檢測[J];電腦知識與技術(shù);2012年36期

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3 韓其國;楊勇;徐平;劉珂舟;;基于IGBT的高壓脈沖電源研制[J];電力電子技術(shù);2010年07期

4 國海廣;魏光輝;范麗思;;高功率脈沖短路開關(guān)研究[J];電氣開關(guān);2009年06期

5 姚陳果;莫登斌;孫才新;陳新;熊正愛;;納秒脈沖用于細(xì)胞內(nèi)電處理的研究進(jìn)展[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2008年05期

6 鄭建毅;何聞;;脈沖功率技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢綜述[J];機(jī)電工程;2008年04期

7 王曉明;侯召政;方輝;孫兆沖;;LCC諧振充電IGBT開關(guān)Marx發(fā)生器[J];電工技術(shù)學(xué)報;2007年07期

8 姜蘋;袁建強(qiáng);李洪濤;;基于細(xì)胞內(nèi)電效應(yīng)應(yīng)用的納秒脈沖源研究進(jìn)展[J];高能量密度物理;2012年03期

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3 李冰;Marx高壓脈沖電源的設(shè)計和應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2015年

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5 劉杰;鐵路客車電源IGBT模塊的驅(qū)動與保護(hù)技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2013年

6 白浩銀;重復(fù)頻率高功率脈沖電源的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

7 段桂媛;固體開關(guān)式高壓脈沖電源的研制[D];大連理工大學(xué);2011年

8 馮元偉;高重復(fù)頻率固態(tài)矩形脈沖調(diào)制技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2011年

9 王傳偉;全固態(tài)重復(fù)頻率Marx發(fā)生器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2009年

10 王典;高壓陡前沿脈沖發(fā)生器的設(shè)計[D];哈爾濱理工大學(xué);2009年

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本文編號：2097261