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传统的Marx发生器在面向工业应用的推广的进程中,面临着提高重复工作频率、可变输出脉冲宽度和幅值的瓶颈,同时鉴于其几近短路与开路的工作状态,对其充电器的工作特性也提出了挑战,这些也是一体化紧凑型Marx式功率脉冲电源迫切需要解决的技术问题。在此背景之下,本文开展对LCC谐振变换器充电IGBT开关Marx发生器的全面系统研究。 在介绍了从经典到半导体开关Marx发生器的技术发展进程之后,着重评述了重复工作Marx发生器静止充电技术,包括直流、负载谐振、高频变换充电技术等内容。然后对LCC串并联谐振充电Marx发生器进行原理阐述及工作分析,先给出系统结构,接着进行谐振变换器特点对比和工作状态分析说明,之后介绍IGBT开关Marx发生器工作原理并进行仿真分析,在此基础之上进行变换器充电Marx发生器脉冲工作的整个电路充放电特性仿真分析。 在LCC串并联谐振充电Marx发生器的硬件设计中,给出系统的设计技术指标、进行单元电路参数设计,特别是进行了高频变压器和磁性电感元件从工作状态到磁芯选取再到制造工艺等项内容的全面设计,并进行谐振电感及缓冲隔离电感设计计算。在驱动电路的设计中,进行了IGBT开关Marx发生器光耦隔离驱动电路、LCC谐振变换器2ED020I12-F驱动电路的设计。 在控制系统的硬件设计中,进行了基于dsPIC30F3011的系统控制器和包括显示和键盘接口在内的外围电路及保护电路的设计,在此基础上根据一体化Marx发生器的技术要求进行了系统的软件设计。 文中还进行了样机调试过程及实验结果分析,调试过程反映了系统各组成部分的相互制约和联系,以及保证系统技术指标和工作稳定可靠的调试步骤和方法,实验验证了装置方案设计加工的正确和合理性。 本文在相关系统结构和特性的研究鲜少见诸报道的情况下,进行了从课题方案到硬件软件设计直至样机加工实验的全过程尝试,希望所进行的研究工作能为变频变幅变脉宽一体化紧凑型Marx型功率脉冲电源的工业化尽绵薄之力。