新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 设计应用 > 新型纳秒脉冲电源的参数设计与实验研究

新型纳秒脉冲电源的参数设计与实验研究

作者:时间:2013-03-11来源:网络收藏

摘要:提出了一种新型的高压纳秒,该装置输出电压和频率可调,控制极为方便;输出波形稳定,谐波分量小;工作稳定,可靠性高。电源主要采用省去磁芯复位电路的两级技术与运行可靠的技术,该电源应用广泛,可用于对一些气体、液体、固体介质的放电研究和其他需要高压电源的场合。详细分析了该电源的工作原理,并测得各种实验电压波形。着重介绍了网络的参数设计,得出了电源在获得较高输出电压峰值时的磁开关(MS)和可饱和变压器的具体参数,并通过一系列对比实验验证了参数设计的准确性。结果表明,相关元件参数固定后,非线性磁芯的饱和都有一个最佳时刻。
关键词:

1 引言
开关是脉冲功率系统中的关键元件,开关性能的好坏决定了脉冲功率系统的好坏。许多传统的以机械式火花隙、水开关、真空开关等作为主开关,虽然能获得高峰值的窄脉冲,但均存在寿命短、重复频率低等问题,制约了脉冲电源的发展。为了解决上述问题,利用功率半导体开关结合磁脉冲压缩开关的方法来产生高压快脉冲,并得到了较快的发展。尤其是近年来一种新颖的磁脉冲压缩网络的应用,使得存在已久的MS复位问题得以解决,使MS能在高电压、高重复频率脉冲下长时间工作,且的最高工作重复频率可达兆赫兹级。在此提出了一种基于SOS和两级磁脉冲压缩网络的新型拓扑电路,并设计了一套新型的实用化高压纳秒脉冲电源。

2 高压脉冲电源
图1为高压脉冲电源原理图,它主要由两级磁脉冲压缩系统与SOS系统组成。最高充电电压为1.5 kV的全桥串联谐振电源将C1充电至630 V,给晶闸管V一个触发脉冲使其导通,C1通过L1与可饱和变压器PT1给并联的C2和C3充电,当PT1饱和后,电感剧降,C2与PT1次级发生谐振,当C2两端电压达到反向峰值时,A点处的电压达到约18.8 kV,此时MS饱和,C2和C3串联起来通过可饱和变压器PT给C4充电,充电电流为SOS提供正向电流,C4充满电后,PT达到饱和,其次级电感急剧下降,于是C4开始通过PT2次级及SOS放电,此时SOS流过反向电流,于是在SOS上产生一个较大的反恢复电流,从而会在负载R上产生一个峰值高达51 kV,半高宽120 ns,峰值前沿60 ns的负极性脉冲。非线性磁芯在整个电源系统中起着不可忽视的作用,PT1,PT2,MS的饱和时间都最终会对负载输出产生影响,故非线性磁芯的参数设计就显得比较关键。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175876.htm

a.JPG



3 可饱和变压器与磁开关参数设计
3.1 PT1的设计
V导通后,初始储能电容C1给C2和C3充电时的电路图可等效如图2a所示。设定变压器变比n1=N1:N2=1:20,L’为MS,PT2和电路中杂散电感的总和,由于L’折算到初级的电感较小,可忽略不计,可得到折算到初级后的等效电路图如图2b所示,其中C2'=2C2N2=176/3 μF。

b.JPG


c.JPG
式中:u为电感两端承受的电压;N为线圈匝数;S为磁芯的截面积;△B为磁芯磁感应强度变化量,△B=Bs+Br,Bs为饱和磁感,Br为剩余磁感。


上一页 1 2 3 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭