【摘要】：脈沖功率電源的發(fā)展在很大程度上依賴于開關(guān)器件的發(fā)展,傳統(tǒng)的脈沖功率開關(guān)由于具有電壓電流應力受限、重復頻率低、壽命短、以及同步性差等缺點,制約了脈沖功率電源的發(fā)展,而反向開關(guān)晶體管RSD(Reversely Switched Dynistor)是目前半導體開關(guān)中最有前途的替代品。RSD是能實現(xiàn)數(shù)十kV高電壓、數(shù)百k A大電流、微秒納秒級開通三者的完美統(tǒng)一體,并且能夠?qū)崿F(xiàn)全面積同步導通,易于組成堆體,而針對RSD獨特的觸發(fā)驅(qū)動特性,研究其可靠的觸發(fā)技術(shù),是保證RSD大功率脈沖電源高效、穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。首先,介紹了RSD的結(jié)構(gòu)特點與觸發(fā)原理,闡述了RSD正常導通需要滿足的兩個條件:反向預充電流能夠為RSD積累一定的預充電荷量;磁開關(guān)阻斷主回路正向放電的時間與RSD反向預充時間相匹配。并在此基礎上介紹了四種典型的RSD觸發(fā)電路,對比了各自的優(yōu)缺點。其次,針對RSD的觸發(fā)能耗問題,提出了一種新型的RSD雙向預充觸發(fā)電路,該電路能夠在保證RSD可靠觸發(fā)的基礎上,降低觸發(fā)能耗,支持RSD實現(xiàn)串聯(lián)堆體模塊化。本文通過對雙向預充觸發(fā)電路工作原理的分析以及反向觸發(fā)模型的建立,實現(xiàn)主要電路參數(shù)的設計與優(yōu)化。然后,為了實現(xiàn)脈沖功率放電系統(tǒng),根據(jù)觸發(fā)要求對相關(guān)器件進行了選型,并針對觸發(fā)電路對緊湊性、絕緣性的要求提出了解決方案,同時對是否能夠保證RSD可靠導通的磁開關(guān)以及磁復位電路的設計問題進行了詳細介紹,采用DSP編程實現(xiàn)控制電路的觸發(fā)。本課題采用一臺恒流高壓充電電源為觸發(fā)電路中的電容充電,其充電電壓較高且控制靈活,滿足多模塊RSD觸發(fā)放電的要求。最后,搭建了高壓脈沖放電系統(tǒng)的實驗平臺,實現(xiàn)了兩模塊1200V RSD串聯(lián)堆體的可靠導通,實驗驗證了RSD雙向預充觸發(fā)電路的可行性。并且對比了傳統(tǒng)的諧振式預充方案,得到了新型觸發(fā)電路能夠降低觸發(fā)能耗的有力判據(jù)。
[Abstract]:The development of pulse power supply depends on the development of switching devices to a great extent. Traditional pulse power switches have the disadvantages of limited voltage and current stress, low repetition rate, short life, and poor synchronicity. However, the reverse switching transistor (RSD (Reversely Switched Dynistor) is the most promising substitute in semiconductor switches. RSD is capable of realizing tens of kV high voltages and hundreds of Ka large currents. The microsecond nanosecond turn on three perfect unity, and can realize the whole area synchronous conduction, easy to form the reactor, but according to the RSD unique trigger drive characteristic, the research its reliable trigger technology, is guarantees the RSD high power pulse power supply high efficiency, The key to stability. Firstly, the structure characteristics and trigger principle of RSD are introduced, and two conditions for normal conduction of RSD are described: reverse precharge current can accumulate a certain amount of precharge charge for RSD; The time when the magnetic switch blocks the forward discharge of the main circuit matches the reverse precharge time of the RSD. On this basis, four typical RSD trigger circuits are introduced, and their advantages and disadvantages are compared. Secondly, aiming at the trigger energy consumption of RSD, a new type of RSD bi-directional precharge trigger circuit is proposed. The circuit can reduce the trigger energy consumption on the basis of ensuring the reliable trigger of RSD, and support RSD to realize the modularization of series reactor. In this paper, the design and optimization of the main circuit parameters are realized by analyzing the working principle of the bidirectional precharge trigger circuit and establishing the reverse trigger model. Then, in order to realize the pulse power discharge system, the related devices are selected according to the trigger requirements, and the solutions to the compact and insulating requirements of the trigger circuit are put forward. At the same time, the design of magnetic switch and magnetic reset circuit which can guarantee the reliable conduction of RSD is introduced in detail. The trigger of control circuit is realized by DSP programming. In this paper, a constant current high voltage charging power supply is used as the capacitor charge in the trigger circuit. The charging voltage is high and the control is flexible, which can meet the requirements of multi-module RSD trigger discharge. At last, the experiment platform of high voltage pulse discharge system is built, and the reliable conduction of 1200V RSD series reactor is realized, and the feasibility of RSD bidirectional precharge trigger circuit is verified by experiment. Compared with the traditional resonant precharge scheme, the new trigger circuit can reduce the trigger energy consumption.
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN323.6;TN783

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本文編號：2304820