欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:38149365
大小:3.07 MB
页数:5页
时间:2019-05-26
《模块化固体开关脉冲功率源触发技术》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第7期强激光与粒子束Vol.22,No.72010年7月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJul.,2010文章编号:10014322(2010)07168205模块化固体开关脉冲功率源触发技术金晖,金晓,罗光耀(中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900)摘要:为满足高功率脉冲源小型化和高重复频率运行的研制需要,提出了一种基于固体开关(可控硅)的电感隔离型高压脉冲发生器触发控制设计方案。这种方案采用光纤收发器件及其驱动电路和高耐压脉冲变压器,研究了固体开关脉冲功率源控制技术中的触发信号高压隔
2、离、光分多路及脉冲变压器分立或并联使用等关键技术。给出了单模块触发控制电路的设计及测试结果:5级LC回路在每级充电电压4kV输入时,实现最终32kV的输出,功率源模块输出/输入电压转换效率达到80%。同时对其应用特点进行了分析和讨论。关键词:光电隔离;光分多路;高压隔离;固体开关中图分类号:TM762文献标志码:A犱狅犻:10.3788/HPLPB20102207.1682[13]在高功率脉冲源的研制进程中,小型化和脉冲重复频率的研究已经成为一种发展趋势。采用固体开关———可控硅,在一定程度上解决了传统脉冲功率发生器装置气体开关、液体开关所具有的
3、寿命短、损耗大、稳[3]定性较差、重复频率难以提高等缺点。基于可控硅的LC高压脉冲功率源研制,选择LC电感隔离型高压脉冲发生器,发生器的充放电由于采用电感隔离,充电时间快,易实现高重复频率,同时级间绝缘性能要求不高,[45]易实现模块化、小型化。由于此类发生器所用开关是同步触发,对控制开关导通的同步、抖动性能、触发性[68]能和触发绝缘、隔离提出了更高的要求。为此,本文对模块化固体开关脉冲功率源触发技术展开研究,提出一种触发控制设计方案:采用计算机产生触发信号,通过光纤代替电缆传输,有效隔离后端高压运行设备与前端弱电控制回路,既保证设备和人身的
4、安全,又避免传输过程中周围恶劣环境的干扰,同时提高传输距离;采用高耐压脉冲变压器连接触发控制单元与固体开关,一方面传递触发脉冲,另一方面对强弱电之间起到可靠的隔离作用。另外,控制系统采用电池供电,合理布局控制器件,使触发控制装置体积紧凑,确保开关导通的同步性和可靠性。1系统结构及工作原理图1是犖级LC高压脉冲发生器电路原理图,图中犆犻(犻=1,2,…,2犖)为储能脉冲电容器,犔0为起始充电电感,D为充电硅堆,犔和犔为级间隔离等效电感,犔为每级放电电感,Q为可控硅开关。采用恒流电源经012犔0对奇数级的犖个电容犆2犻-1(犻=1,2,…,犖)充电至犝
5、0,对偶数级的犖个电容犆2犻(犻=1,2,…,犖)充电至-犝0。然后控制系统产生控制脉冲触发可控硅Q开关,使其同步导通,电压叠加使输出电压犞倍增为2犖犝。out0Fig.1Schematicof犖seriesLChighvoltagepulsegenerator图1犖级LC高压脉冲发生器电路原理图收稿日期:20091209;修订日期:20100111作者简介:金晖(1972—),女,硕士,主要从事脉冲功率源及测控技术研究;qiqin1@163.com。第7期金晖等:模块化固体开关脉冲功率源触发技术1683为使功率源体积紧凑,满足进一步小型
6、化的需求,系统采用模块化设计,通过参数计算和理论模拟得出:单模块LC高压脉冲发生器犖=5时,发生器开路输出电压犞。在这样的高电压环境中,要确保触发控out=50kV制单元正常工作,必须每级可靠隔离,单独采用锂电池组供电且不共地、高耐压脉冲变压器隔离以免开关导通时高压烧毁功率源前端控制设备,发生危险。同时,针对系统控制可靠性要求高、总体结构紧凑的特点,需要合理地运用微机控制和光纤通信技术,这里选用NI公司的LabVIEW开发软件和定时/计数卡来开发一个确定可靠的控制系统。2理论设计与分析2.1犔犆高压脉冲发生器控制系统设计控制系统由控制信号产生单元和
7、控制信号触发单元两大部分组成,二者之间通过单模光纤(工作波长为1310nm)进行连接。其中,控制系统工作参数设置(如:工作频率和工作次数等)、控制信号产生、输出信号隔离及转换(电/光)等功能在控制信号产生单元内实现,它位于操作者所在的工作区;放置于LC高压脉冲功率源侧的是控制信号触发单元,完成通过光纤传输而来的控制信号分离(由光分路器实现)、输入信号转换(光/电)、放大、隔离触发等功能。该控制系统结构如图2所示。Fig.2Structureofmodularizedpulsedpowersourcecontrolsystem图2模块化脉冲功率源控制
8、系统结构框图2.2控制信号产生单元设计控制信号产生单元采用工业PC,内置NI定时/计数卡PCI6602,利用LabVIE
此文档下载收益归作者所有