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IGBT串联型雷达脉冲调制器的研究

任德龙  
【摘要】: 部队现役防空警戒雷达中氢闸流管作为调制器的放电开关被大量使用,但其在高寒和高海拔地区应用时,预热时间长,运行不稳定,故障率高,严重制约了部队作战任务的完成。另外,氢闸流管调制器形成的脉冲宽度固定,不适用于现代防空作战中要求改变脉冲宽度的特殊应用场合,而大功率全控型固态开关IGBT的出现及成熟应用,使其作为雷达调制器新型放电开关成为可能,但限于目前IGBT单管耐压不足,不能满足大功率调制器的高电压等级要求。故需串联应用。该项技术的研究具有重要的理论意义和实际推广价值。 本文提出了一种刚性雷达调制器主电路的拓扑结构,设计了3kV等级串联IGBT刚性调制器的主电路,给出了主要电路参数的选取方法,对调制脉冲前沿、顶部和后沿形成过程建立了等效分析模型,并详细分析了调制脉冲的形成机理,从而证明了固态刚性调制器系统方案切实可行。其次,本文设计了适合驱动串联IGBT的智能驱动电路及保护电路,完成了3kV等级串联IGBT调制器的驱动保护电路方案设计,并给出了驱动保护电路主要参数的计算方法。建立了IGBT静动态开关模型,得出了串联IGBT电压失衡的原因,给出了电压均衡方法,依此设计了一种栅极无源均压控制电路。第三,本文完成了3kV等级IGBT串联调制器的均压电路参数计算。建立了均压测试的实验电路,并进行了仿真和模型实验研究,实验效果良好。 应用串联IGBT开关组作为调制开关,可以改变雷达调制脉冲的形成方式,从而构成一种新结构的刚性脉冲调制器。本文针对这种刚性调制器全面深入的分析了其运行机理和负载的适配性。提出了解决串联IGBT开关静动态电压失衡问题的方法。理论分析及实验研究结果证明,该方法切实可行。


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