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脉冲功率技术中IGBT串联技术的研究

贾艳明  
【摘要】:高压脉冲功率技术除广泛的应用于核物理技术、电子束、加速器等传统领域外,还在激光、放电理论、石油勘探、等离子体技术、微电子加工技术、电磁炸弹、生物与生物医学工程等新型领域获得了广泛的应用。高压脉冲电源小型化、高频化的关键是其开关技术。虽然现代半导体技术的快速发展使制造高电压、大电流的半导体器件成为可能,但当前的技术水平仍然满足不了实际的应用需求。半导体器件的串联使用为迅速满足装置的电压等级要求提供了一条捷径。 晶闸管、GTO 的串联使用已有很多成熟的技术,然而全控型器件IGBT 的串联应用仍然没有一种比较通用简单的方法。IGBT 器件的开关速度很快,对栅极驱动信号的同步性要求很高,这成为IGBT 串联技术的难点所在。在已发表的文献中提到的一些串联应用方法,不是电路复杂,可靠性差,就是所选用的器件比较昂贵,实用性受到限制。文中提到的一种称为“同步变压器”的方法,电路结构简单,可靠性高,且成本低廉,实用性好。 论文首先对已提出的一些IGBT 串联应用方法的基本原理进行了分析,并指出了一些方法的不足之处。在后面的章节中,介绍了实验电路的设计,器件的选择和同步变压器的设计,并对同步变压器的同步效果进行了实验和仿真研究。论文的最后一部分采用前面提到的IGBT 串联方法设计了一套脉冲高压电源,测试结果表明该脉冲高压电源的性能完全满足预期设计指标。


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