【摘 要】
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太赫兹因其安全性高、穿透力强等特点在国防、医学、通信等领域具有广泛的应用前景,是当今非常重要的技术前沿领域。在目前已知的太赫兹波源中,磁场与电场共同作用下的太赫兹回旋管具有功率大,输出稳定的特点,是目前大功率太赫兹波源系统研究的热点。太赫兹回旋管需要多个电源协同配合以实现太赫兹波输出,其中阴极高压电源的作用是建立电场加速电子,并给电子提供能量。随着太赫兹回旋管的发展,对于回旋管阴极高压电源也提出了
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太赫兹因其安全性高、穿透力强等特点在国防、医学、通信等领域具有广泛的应用前景,是当今非常重要的技术前沿领域。在目前已知的太赫兹波源中,磁场与电场共同作用下的太赫兹回旋管具有功率大,输出稳定的特点,是目前大功率太赫兹波源系统研究的热点。太赫兹回旋管需要多个电源协同配合以实现太赫兹波输出,其中阴极高压电源的作用是建立电场加速电子,并给电子提供能量。随着太赫兹回旋管的发展,对于回旋管阴极高压电源也提出了更高的要求,主要体现在高精度、高稳定性、输出从短脉冲到连续任意可调等,现有的高压电源不能完全满足回旋管阴极高压电源的需求,因此满足上述要求的阴极高压电源的研制具有重要的意义和应用价值。通过对太赫兹回旋管的工作特性、故障保护需求等方面的分析,针对阴极高压电源的性能指标,开展了高压电源主电路拓扑结构的研究,确定了LCC串并联谐振变换器作为高压电源拓扑,输出采用串并联双IGBT固态高压开关的主电路拓扑。开展了电流断续模式（DCM）下的LCC谐振变换器运行模式分析,关键部件高频高压变压器的设计分析,以及IGBT固态开关的隔离驱动和串联均压方案的设计。硬件方面,完成LCC串并联谐振变换器关键参数的设计,包括谐振电感、电容、谐振频率、开关频率和高频高压变压器等,同时还完成了串联IGBT固态开关的同步驱动和均压电路设计;软件方面,完成了整个阴极高压电源的控制系统结构框图设计,以DSP作为核心控制单元,设计了系统正常运行和故障保护的控制流程,在控制策略上,采用Burst临界频率控制的方法,降低输出电压纹波,满足电压精度要求。最后基于MATLAB软件开展了电源系统的仿真分析,仿真结果包括短脉冲、长脉冲、连续脉冲的电压输出波形,电压精度达到1‰,达到了系统设计的要求。并在研制的样机上开展了初步的测试研究。
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