收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Marx高压脉冲电源的设计和应用

李冰  
【摘要】:随着科技的日新月异,大功率微波毫米波器件在国防和民用当中都得到了长足的发展,而回旋管作为高功率毫米波源之一,主要应用于毫米波雷达,干扰机以及民用通讯等重大项目之中。对于稳定的回旋管的高压供电设备研究尤为重要。Marx发生器是最早应用在高压试验中的设备之一。近年来,由于脉冲功率技术的蓬勃发展,Marx发生器的应用十分广泛,Marx发生器以其并联充电串联放电的工作原理以及结构简单等优点广泛应用于大功率系统中。本文主要的研究目标是满足回旋管工作的高压大功率、宽脉宽、近方波、高重频的要求。设计参数为输出电压70kV,输出电流15A,工作频率0~2kHz可调,脉宽200us可调,功率容量可以达到百kW级。传统的Marx发生器由于体积大,成本高以及稳定性差等特点不能满足回旋管工作需求。本文采用全固态器件构成Marx发生器,固态器件以其工作频率高,稳定性高,价格低,体积小等优势可以提供稳定高压脉冲输出,满足回旋管工作电源的要求。本文分析Marx发生器原理及回旋管工作电源的技术要求,针对回旋管工作的高压大功率、近方波脉冲及重复频率的特点,采用全固态器件,设计了回旋管工作电源。对Marx发生器结构及工作过程分析以及参考大量国内外研究成果基础上,全固态Marx调制器设计分为四个部分:主电路,补偿电路,IGBT隔离驱动,FPGA控制电路。通过计算机仿真,模拟各部分工作过程,制作出全固态Marx电路,并对其各部分进行测试,最后进行总体测试,测试结果与仿真计算结果相符。本文所设计电源结构简单,体积小,固态器件易于更换,不需要大变压器和绝缘油,既降低成本,又维护方便。全固态Marx调制器采用单元阵列的拓扑结构,以1kV的充电单元,堆叠成10kV的阵列结构,再串联7个阵列结构获得70kV的输出电压。利用IGBT串联作为控制开关,分析IGBT串联均压技术,采用磁耦合方式和光耦隔离驱动方式,可以有效的隔离驱动多组IGBT。为了满足多路同步的要求,由FPGA通过光纤发出控制信号,驱动IGBT的导通和关断。补偿单元与主回路结构相似,利用ADC采样通过FPGA控制延时补偿,产生近方波脉冲输出,达到自动补偿的目的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱学武,蒲钔;4mm回旋管用超导体的研制和应用[J];中国核科技报告;1989年S3期
2 汤宇;回旋管输出窗热性质的研究[J];核聚变与等离子体物理;1991年02期
3 杨祥林;张明德;王祖明;;回旋管的效率计算及参量优化[J];南京工学院学报;1981年04期
4 朱学武,蒲钔,陈建,刘健民,师清菊;4mm回旋管用超导磁体的研制和应用[J];低温物理学报;1989年03期
5 崔景旭,程本培;模拟回旋管超导磁体系统的计算、设计和实验[J];低温与超导;1983年04期
6 朱学武,蒲钔,陈建,刘健民,师清菊;用于4mm回旋管的超导磁体[J];中国核科技报告;1987年00期
7 朱学武,蒲钔,陈建,刘健民,师清菊;用于4mm回旋管的超导磁体[J];低温与超导;1988年01期
8 朱学武,蒲钔;用于4mm回旋管的超导磁体[J];中国核科技报告;1988年S2期
9 马山明,王恩耀,尚振奎,关维恕,程仕清,陈治强,党淑莲;回旋管磁场电流调节器的改进[J];核聚变与等离子体物理;1988年03期
10 朱学武,程本培,陈健,蒲钔,李月珍,张居仁,李秀英,刘健民,王魁武;8mm回旋管用超导磁体系统的研制[J];中国核科技报告;1986年00期
11 朱学武,程本培;8mm回旋管用超导磁体系统的研制[J];中国核科技报告;1987年S1期
12 顾本立;孙小菡;;回旋管绝热电子枪的数值计算方法[J];南京工学院学报;1982年03期
13 张纯学;;高功率二次谐波回旋管振荡器[J];飞航导弹;1991年11期
14 徐耀聪,刘玉魁,朱学武,孙孟大,徐茵,蒲钔,袁勇,莫元龙,孙嘉鸿,郭新桂,马文多,李宏福;4mm回旋管用于HL-1装置的初步预电离实验[J];核聚变与等离子体物理;1988年03期
15 李晋;皮亦鸣;杨晓波;;基于回旋管的星载太赫兹成像雷达设计与仿真[J];电子测量与仪器学报;2010年10期
16 王华军,李宏福;回旋管双阳极磁控注入电子枪分析与数值计算[J];四川工业学院学报;2003年S2期
17 胡清兰;;多端口回旋管功率结合器[J];华北电力学院学报;1984年03期
18 张肇仪,吴德明;TE_(021)模二次回旋谐波工作的单腔回旋管效率的研究[J];北京大学学报(自然科学版);1983年03期
19 曾旭;王峨锋;刘本田;李志良;冯进军;;170GHz回旋管电子枪的设计[J];太赫兹科学与电子信息学报;2013年02期
20 王斌;杜朝海;刘濮鲲;耿志辉;徐寿喜;;94GHz TE_(02)模回旋管Vlasov模式变换器的设计与模拟[J];真空科学与技术学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭焱华;胡林林;陈洪斌;雷文强;马国武;余川;;3mm回旋管能量计的设计与实验[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
2 万洪容;李宏福;杜品忠;扬仕文;王华军;张宏斌;黄勇;龙华;;突变式复合腔回旋管互作用的研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
3 韩煜;袁学松;马春燕;;非规则横截面回旋管模拟计算方法研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
4 粟亦农;罗积润;吴德顺;郭炜;;8毫米2次谐波回旋管永磁包装研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集(上)[C];2001年
5 刘濮鲲;E.Borie;M.Thumm;;关于工业与技术应用回旋管的选模问题[A];中国电子学会真空电子学分会第十三届学术年会论文集(上)[C];2001年
6 刘本田;罗积润;徐寿喜;;回旋管放大器的现状及其发展[A];中国电子学会真空电子学分会——第十四届年会论文集[C];2004年
7 史少辉;刘濮鲲;杜朝海;徐寿喜;可丹丹;;回旋管冷腔性质的研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集(下册)[C];2013年
8 粟亦农;耿志辉;张世昌;;电子束异常吸收光-回旋管热测特殊现象讨论[A];中国电子学会真空电子学分会第十九届学术年会论文集(下册)[C];2013年
9 宋睿;陈洪斌;胡林林;马国武;;基于3mm回旋管模拟结果的4T脉冲磁场设计[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
10 黄勇;李宏福;;三次谐波复合腔回旋管自洽非线性分析[A];中国电子学会真空电子学分会第十届年会论文集(上册)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯慎勇;渐变同轴开槽谐振腔高频场研究[D];电子科技大学;2014年
2 刘睿;同轴回旋管高频特性的研究[D];电子科技大学;2011年
3 张辉波;太赫兹同轴腔高阶模式回旋管振荡器多模非线性研究[D];西南交通大学;2013年
4 马俊建;回旋管注波互作用非线性理论与模拟研究[D];电子科技大学;2013年
5 王丽;回旋管电子光学系统的研究[D];电子科技大学;2006年
6 孙迪敏;W波段三次谐波回旋管理论与实验研究[D];清华大学;2014年
7 金践波;同轴腔回旋管准光学模式转换器[D];西南交通大学;2006年
8 雷朝军;THz回旋管电子光学系统与渐变谐振腔注波互作用研究[D];电子科技大学;2013年
9 黄勇;35GHz三次谐波复合腔回旋管理论及模拟研究[D];电子科技大学;2000年
10 朱敏;用于谐波倍增回旋管放大器的Ku波段输入耦合系统的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 欧超健;连续波回旋管的热特性研究[D];电子科技大学;2015年
2 逄立飞;0.6THz高次谐波太赫兹回旋管的分析与设计[D];电子科技大学;2014年
3 李凯;0.42THz大功率回旋管的模拟分析与设计[D];电子科技大学;2014年
4 蒋学皓;大功率回旋管高频结构的研究[D];电子科技大学;2015年
5 薛源;电子回旋脉塞电子光学系统研究[D];电子科技大学;2015年
6 李儒礼;连续波回旋管高频系统热仿真分析[D];电子科技大学;2014年
7 李冰;Marx高压脉冲电源的设计和应用[D];电子科技大学;2015年
8 李苍龙;大功率太赫兹回旋管电子枪的研究[D];电子科技大学;2014年
9 刘飞;回旋振荡管高频结构的研究[D];电子科技大学;2014年
10 周强;140GHz回旋管关键技术的研究[D];电子科技大学;2014年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978