基于IGBT的大功率固態(tài)脈沖調(diào)制器研究

發(fā)布時間：2020-08-25 21:02

【摘要】：本文針對目前雷達發(fā)射機、速調(diào)管和回旋管等真空電子管、冶金化工、高壓除塵及醫(yī)療應(yīng)用等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ涔╇娤到y(tǒng)即大功率脈沖調(diào)制器要求的不斷提高,設(shè)計一種基于IGBT的非同步信號觸發(fā)、含柵極泄放電路大功率脈沖調(diào)制器。傳統(tǒng)大功率脈沖調(diào)制器一般采用線性直接串聯(lián)方式,用氫閘流管作為開關(guān),其具有發(fā)熱嚴重,體積巨大,調(diào)制信號同步要求高,脈沖前沿后沿延時長,過沖嚴重,容錯性不強等缺點。并且隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,大功率脈沖調(diào)制器研究方向朝著體積小,效率高,脈沖波形前沿后沿陡峭,波形底部平坦等方向發(fā)展。故本文對大功率調(diào)制器進行如下研究:使用新型IGBT固態(tài)開關(guān)器件代替體積巨大的氫閘流管,分析IGBT管各項參數(shù),建立其spice模型用于仿真。針對傳統(tǒng)調(diào)制器高壓直流電源部分發(fā)熱嚴重效率低等缺點,設(shè)計UC3875控制信號電路以及驅(qū)動電路,使用移相全橋零電壓開關(guān)脈寬調(diào)制技術(shù)控制帶輔助電流源網(wǎng)絡(luò)的全橋電源變換電路,減少開關(guān)損耗提高效率。選擇20kHz開關(guān)信號,避免使用工頻變壓器導致調(diào)制器體積變大。調(diào)制器設(shè)計低頻轉(zhuǎn)高頻信號處理電路,使長脈沖調(diào)制信號轉(zhuǎn)為高頻信號,適用于變壓器隔離傳輸以及調(diào)制開關(guān)驅(qū)動門電路。采用加法疊加結(jié)構(gòu)的脈沖形成電路,增加電路容錯性,由于其開關(guān)管獨立工作的特點,設(shè)計調(diào)制信號延遲電路,共二十五路信號,分為五組,每組信號之間開啟時間延遲,可以有效減小輸出脈沖前沿過沖。脈沖形成電路開關(guān)管驅(qū)動門電路增加柵極截尾脈沖泄放電路,使開關(guān)管關(guān)斷時刻快速泄放掉柵極電荷,開關(guān)管快速關(guān)斷,使脈沖后沿陡峭。本文所述基于IGBT的大功率固態(tài)脈沖調(diào)制器,經(jīng)仿真優(yōu)化設(shè)計和實驗驗證,最終設(shè)計參數(shù)指標為:輸出電壓0~-20kV連續(xù)可調(diào),電流0~2A,脈寬25us~400us可調(diào),重復頻率可達200Hz。其輸出波形,前沿、后沿陡峭,無明顯過沖,且底部平坦,完全適合電子真空管使用的大功率脈沖調(diào)制電源。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN322.8;TN761
【圖文】：