软开关双极性高重频高压脉冲源

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1、第48卷第l2期电力电子技术Vo1．48，No．122014年12月PowerElectronicsDecember2014软开关双极性高重频高压脉冲源赵涛(中国科学院，合肥物质科学研究院，安徽合肥230031)摘要：提出一种控制模式．构造了一种基于Boost变换器的双极性高压双快沿脉冲源。形成双极性高压脉冲的原理是利用两组Boost变换器。通过对称控制在负载上输出交替变化的电位。由于二极管转换速度比有源功率开关管快，因此输出脉冲前沿比后沿陡峭，前沿时间约为40ns，而后沿时间约为160ns。输出脉冲

2、顶部平坦，约为350ns。脉冲源工作于不连续模式，实测升压比约540倍。谐振实现了功率MOSFET的软开关。关键词：脉冲源：变换器；软开关中图分类号：TM531文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)12—0030—02ASoft-switchingBipolarHigh—repetitiveHigh-voltagePulseGeneratorZHA0Tao(日efeiInstituteofPhysicalScience，ChineseAcademyofSciences，Hefei230

3、031，China)Abstract：Asoft-switchingbipolarhigh—repetitivehigh-voltagepulsegeneratorwithnewcontrolmodeispresentedbasedonBoostconverter．TheprincipleisthattwoBoostconve~ersareusedandsymmetricallycontronedtooutputbipolarpulses．Forthefasterspeedofadiodethanap

4、owerMOSFET，thefrontedgedurationisshorterthanthebackedgeofapulse：theformerisabout4Ons，thelatterisabout160as．Thetoporbottomisflatwithawidthof350ns．Thepulsegeneratorworksindiscontinuousmode．Softswitchingisobtained．Thevoltagegainsisabout540times．Keywords：pu

5、lsegenerator；converter；softswitching1引言在此提出一种基于Boost变换器的软开关双极性高压脉冲源，利用耦合电感的能量，实现功率用于污染处理的大功率双极性高压脉冲源研器件的软开关，提高开关频率和效率。究近年来深受关注【”。在污染物处理过程中，脉冲高压比交流高压及直流高压更有效。边沿陡峭的2基本原理窄脉冲减少加热及二次电子效应。产生更多的高基于Boost变换器的软开关双极性高压脉冲能电子，提高化学效果，但太窄的脉冲放电不能有源如图1所示。耦合电感绕组的自感为，：，互效

6、产生化学或生物效应．需一定宽度的高压脉冲感为；C，c2为大容量储能电容，视为直流电压形成的放电[2-3】才能有效促进分子离解、电离及化源；VD，VD分别为功率器件V，V：的反并联学反应。目前，实现大功率高压脉冲源的途径主要二极管；VD1，VD：为续流二极管。有Blumlein线和PFN网络两种．结合球隙开关或Marx发生器或磁脉冲压缩技术形成边沿陡峭的；vDvllv。：C．．1+VvD2。5ZVD01BA高压脉冲(单极性或双极性)。由于充放电需一定时间，因此输出脉冲重复频率不超过几千赫兹。当图】新型软

7、开关双极性高压脉冲源输出脉冲重频很高时。由于谐振电容器容量很小，Fig．1Soft-switchingbipolarhigh-voltagepulsegenerator输出脉宽又很窄，不能满足很多场合的应用【。文献[5]分析一种基于Marx发生器的高压大功率双设各器件是理想的，开关无寄生电容。图2为极性脉冲源，由于电容充放电的限制，难以同时得各工作阶段波形。M分别为V，V：的驱动电到大的脉冲宽度和高的重频。压，滞后半个周期。，分别为V，V2的压降。i为电流，绕组工作于断续模式。以△代表电流(f=1，2

8、)在第k模态的变化量。定稿日期：2014一l1—1l作者简介：赵涛(1964一)，男，安徽I临泉人，博士，副研究模态1(0～t1)零时刻V导通，V2处于通态，员，研究方向为功率电子学。VD。，VD2截止，tl=(D一0．5)T。i从零线性上升，有：软开关双极性高重频高压脉冲源Ldi1／dt—Mdi2／dt=um，LdiJdt-Mdi1／dt=(1)式中：为耦合系数，k=M／L。3软开关忽略耦合电感的分布电容，以i和i代表。和：的电流。分析表明：在V或V：