【摘 要】
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脉冲功率技术已经在军事武器、等离子体发生器和环境保护等领域得到了广泛的应用,近年来也成为诸多国家研究的热点。由于目前现有的开关器件特性很难满足高压输出的要求,因此
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脉冲功率技术已经在军事武器、等离子体发生器和环境保护等领域得到了广泛的应用,近年来也成为诸多国家研究的热点。由于目前现有的开关器件特性很难满足高压输出的要求,因此对于高压脉冲电源的研究主要集中在电源部分电路的拓扑结构上,也就是通过开关器件的串、并联来提高脉冲电源的输出电压等级。但是,采用这种方法的同时会引起开关不同步、控制困难、电压不均衡、波形不稳定等问题,因此,怎样合理设计脉冲电源的拓扑结构使得固体开关满足同步驱动、均压的输出要求,并得到稳定输出的波形是本文研究的核心问题。本文结合电力电子技术和脉冲功率技术,研制了一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源。针对电源输出特性,设计了一种IGBT串联结构的固体脉冲调制模块,使脉冲电源有良好的扩展性和延展性,实现了电源的模块化；为了解决串联IGBT在工作中出现的电压不均衡问题,建立了串联IGBT的均压电路；设计了一种由同一PWM脉冲控制的结构简单的同步驱动电路,通过脉冲隔离变压器实现对IGBT的高压隔离驱动,实现了输出脉冲的同步性。本文研制的脉冲电源最高输出脉冲幅值为20kV,最高输出脉冲电流为25A,脉冲重复频率范围为1～20kHz,脉冲宽度为1μs～20μs,脉冲上升时间小于600ns。该系统通过测量电路的测试,达到了期望的输出指标,运行稳定,能够产生电压幅值在1～20kV连续可调的高频脉冲,脉冲宽度为1μs～20μs。
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