本文關(guān)鍵詞：Marx高壓脈沖電源的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(dāng)中都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,而回旋管作為高功率毫米波源之一,主要應(yīng)用于毫米波雷達(dá),干擾機(jī)以及民用通訊等重大項(xiàng)目之中。對(duì)于穩(wěn)定的回旋管的高壓供電設(shè)備研究尤為重要。Marx發(fā)生器是最早應(yīng)用在高壓試驗(yàn)中的設(shè)備之一。近年來,由于脈沖功率技術(shù)的蓬勃發(fā)展,Marx發(fā)生器的應(yīng)用十分廣泛,Marx發(fā)生器以其并聯(lián)充電串聯(lián)放電的工作原理以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于大功率系統(tǒng)中。本文主要的研究目標(biāo)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(shè)計(jì)參數(shù)為輸出電壓70kV,輸出電流15A,工作頻率0~2kHz可調(diào),脈寬200us可調(diào),功率容量可以達(dá)到百kW級(jí)。傳統(tǒng)的Marx發(fā)生器由于體積大,成本高以及穩(wěn)定性差等特點(diǎn)不能滿足回旋管工作需求。本文采用全固態(tài)器件構(gòu)成Marx發(fā)生器,固態(tài)器件以其工作頻率高,穩(wěn)定性高,價(jià)格低,體積小等優(yōu)勢(shì)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)生器原理及回旋管工作電源的技術(shù)要求,針對(duì)回旋管工作的高壓大功率、近方波脈沖及重復(fù)頻率的特點(diǎn),采用全固態(tài)器件,設(shè)計(jì)了回旋管工作電源。對(duì)Marx發(fā)生器結(jié)構(gòu)及工作過程分析以及參考大量國內(nèi)外研究成果基礎(chǔ)上,全固態(tài)Marx調(diào)制器設(shè)計(jì)分為四個(gè)部分:主電路,補(bǔ)償電路,IGBT隔離驅(qū)動(dòng),FPGA控制電路。通過計(jì)算機(jī)仿真,模擬各部分工作過程,制作出全固態(tài)Marx電路,并對(duì)其各部分進(jìn)行測(cè)試,最后進(jìn)行總體測(cè)試,測(cè)試結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果相符。本文所設(shè)計(jì)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)方便。全固態(tài)Marx調(diào)制器采用單元陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以1kV的充電單元,堆疊成10kV的陣列結(jié)構(gòu),再串聯(lián)7個(gè)陣列結(jié)構(gòu)獲得70kV的輸出電壓。利用IGBT串聯(lián)作為控制開關(guān),分析IGBT串聯(lián)均壓技術(shù),采用磁耦合方式和光耦隔離驅(qū)動(dòng)方式,可以有效的隔離驅(qū)動(dòng)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(hào),驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷。補(bǔ)償單元與主回路結(jié)構(gòu)相似,利用ADC采樣通過FPGA控制延時(shí)補(bǔ)償,產(chǎn)生近方波脈沖輸出,達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?br/> 【關(guān)鍵詞】：回旋管 Marx發(fā)生器 全固態(tài) IGBT FPGA
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN782;TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景及意義11-16
• 1.1.1 回旋管概述11-13
• 1.1.2 Marx發(fā)生器概述13-14
• 1.1.3 課題意義14-16
• 1.2 Marx電源國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3 本學(xué)位論文的主要研究?jī)?nèi)容及特點(diǎn)20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第二章 Marx調(diào)制器的理論基礎(chǔ)22-38
• 2.1 傳統(tǒng)Marx調(diào)制器原理22-27
• 2.1.1 傳統(tǒng)Marx調(diào)制器組成22-25
• 2.1.2 傳統(tǒng)Marx調(diào)制器工作原理25-27
• 2.2 全固態(tài)Marx調(diào)制器原理27-37
• 2.2.1 全固態(tài)Marx調(diào)制器組成27-29
• 2.2.2 全固態(tài)Marx調(diào)制器類型29-32
• 2.2.3 全固態(tài)Marx調(diào)制器工作過程32-34
• 2.2.4 工作過程損耗及充電不平衡分析34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 IGBT工作原理及方法38-58
• 3.1 IGBT開關(guān)結(jié)構(gòu)及工作原理38-40
• 3.1.1 IGBT的結(jié)構(gòu)38-39
• 3.1.2 IGBT的工作機(jī)理39-40
• 3.2 IGBT的工作特性及參數(shù)40-45
• 3.2.1 靜態(tài)特性40-42
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)特性42-44
• 3.2.3 IGBT的參數(shù)指標(biāo)44-45
• 3.3 IGBT的隔離驅(qū)動(dòng)方法45-49
• 3.3.1 集成驅(qū)動(dòng)芯片47
• 3.3.2 光電耦合47-48
• 3.3.3 磁耦合48-49
• 3.4 IGBT的串聯(lián)均壓分析49-56
• 3.4.1 IGBT串聯(lián)與單管比較49-50
• 3.4.2 靜態(tài)不均壓50-51
• 3.4.3 動(dòng)態(tài)不均壓51-56
• 3.5 IGBT的保護(hù)電路56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 全固態(tài)Marx調(diào)制器設(shè)計(jì)58-76
• 4.1 全固態(tài)Marx調(diào)制器參數(shù)指標(biāo)58
• 4.2 總體設(shè)計(jì)方案58-60
• 4.3 主電路單元設(shè)計(jì)60-63
• 4.3.1 電容選取60-61
• 4.3.2 二極管選取61-62
• 4.3.3 IGBT選取62-63
• 4.4 Pspice仿真分析63-64
• 4.5 IGBT隔離驅(qū)動(dòng)單元64-70
• 4.5.1 隔離驅(qū)動(dòng)65-67
• 4.5.2 柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)67
• 4.5.3 IGBT保護(hù)電路設(shè)計(jì)67-70
• 4.6 延時(shí)補(bǔ)償單元70-75
• 4.6.1 自適應(yīng)延時(shí)補(bǔ)償單元工作原理73-75
• 4.6.2 延時(shí)補(bǔ)償單元結(jié)構(gòu)75
• 4.7 本章小結(jié)75-76
• 第五章 Marx調(diào)制器的FPGA控制電路設(shè)計(jì)76-90
• 5.1 FPGA簡(jiǎn)介76
• 5.2 FPGA開發(fā)板Spartan-6 簡(jiǎn)介76-77
• 5.3 FPGA控制設(shè)計(jì)77-81
• 5.3.1 控制電路設(shè)計(jì)78-79
• 5.3.2 控制程序設(shè)計(jì)79-80
• 5.3.3 仿真測(cè)試80-81
• 5.3.4 在線測(cè)試81
• 5.4 ADC自適應(yīng)采樣電路設(shè)計(jì)81-89
• 5.4.1 ADC芯片選擇82-84
• 5.4.2 ADC采樣設(shè)計(jì)84
• 5.4.3 ADC外圍電路設(shè)計(jì)84-89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 第六章 全固態(tài)Marx調(diào)制器實(shí)驗(yàn)研究90-104
• 6.1 器件選取及各部分電路測(cè)試90-94
• 6.1.1 器件選取90-92
• 6.1.2 IGBT驅(qū)動(dòng)測(cè)試92-93
• 6.1.3 FPGA控制測(cè)試93-94
• 6.2 全固態(tài)Marx調(diào)制器實(shí)驗(yàn)研究94-99
• 6.2.1 單片機(jī)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)94-96
• 6.2.2 FPGA控制實(shí)驗(yàn)96-98
• 6.2.3 改進(jìn)FPGA實(shí)驗(yàn)98-99
• 6.3 整體實(shí)驗(yàn)研究99-102
• 6.3.1 主電路測(cè)試99-101
• 6.3.2 加入4階補(bǔ)償電路101-102
• 6.4 本章小結(jié)102-104
• 第七章 總結(jié)及展望104-107
• 7.1 全文總結(jié)104-105
• 7.2 后續(xù)工作展望105-107
• 致謝107-108
• 參考文獻(xiàn)108-113
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果113-114

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張晉琪;張現(xiàn)福;楊周炳;徐剛;陸巍;;全電感隔離型重復(fù)頻率Marx發(fā)生器[J];強(qiáng)激光與粒子束;2009年04期

  本文關(guān)鍵詞：Marx高壓脈沖電源的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：282526