【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及脈沖功率源，具體涉及一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器。
技術(shù)介紹
1、近年來，脈沖功率技術(shù)廣泛運(yùn)用于食品加工、微藻處理、等離子體反應(yīng)、水中放電等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用場景，由于其低阻抗負(fù)載特性，除了高電壓的脈沖輸出需求，也需要能夠產(chǎn)生大電流。其脈沖發(fā)生器也正向著更大功率趨勢發(fā)展。同時為滿足低成本、短脈寬、高重頻的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用需求，對脈沖源及其開關(guān)器件提出了更高要求。產(chǎn)生高壓脈沖的典型方法包括磁壓縮、blumlein脈沖形成線、線性變壓器驅(qū)動器(ltd)、marx等。前者磁壓縮結(jié)構(gòu)復(fù)雜，blumlein脈沖形成線需要阻抗匹配；后者ltd可以產(chǎn)生大電流脈沖輸出，而由于其效率低、體積大且脈寬受磁芯限制，大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用難以實現(xiàn)。相較于以上脈沖產(chǎn)生方法，全固態(tài)marx電路具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)靈活可調(diào)、可多模塊堆疊等優(yōu)勢，可滿足更多的場景需求，有著更為廣闊的運(yùn)用前景。marx可通過多模塊堆疊實現(xiàn)高電壓輸出，但其輸出電流受限于所使用的開關(guān)器件。目前，商用的單個sic?mosfet額定電流仍非常有限，提高全固態(tài)marx發(fā)生器的額定輸出電流是一個需要解決的難題。
2、現(xiàn)有的marx級間并聯(lián)方案可以在低阻抗負(fù)載上輸出高電流脈沖。但其模塊并聯(lián)的方案增加了脈沖發(fā)生器體積和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時其并聯(lián)的模塊之間也未采取均流措施，模塊間存在的電流不平衡對整個脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。而相比之下，sicmosfet并聯(lián)是一種提高marx脈沖發(fā)生器輸出電流和功率更簡單、高效的解決方案。然而，由于器件之間的參數(shù)存在分散
3、現(xiàn)有的marx級間并聯(lián)方案可以在低阻抗負(fù)載上輸出高電流脈沖。但其模塊并聯(lián)的方案增加了脈沖發(fā)生器體積和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時其并聯(lián)的模塊之間也未采取均流措施，模塊間存在的電流不平衡對整個脈沖發(fā)生器的長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的挑戰(zhàn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，包括：控制信號產(chǎn)生模塊、光電隔離驅(qū)動模塊、固態(tài)開關(guān)驅(qū)動模塊、磁感應(yīng)均流模塊、尾切marx發(fā)生器輸出模塊和負(fù)載。
2、所述控制信號產(chǎn)生模塊用于生成開關(guān)控制信號。
3、所述光電隔離驅(qū)動模塊用于消除尾切開關(guān)和固態(tài)開關(guān)的高電位懸浮。
4、所述固態(tài)開關(guān)驅(qū)動模塊接收到開關(guān)控制信號后，控制尾切marx發(fā)生器輸出模塊中各尾切開關(guān)管和固態(tài)開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，以及導(dǎo)通和關(guān)斷的時間。
5、所述磁感應(yīng)均流模塊用于消除固態(tài)開關(guān)間的不均流。
6、所述尾切marx發(fā)生器輸出模塊用于生成脈沖信號，并將脈沖信號輸入負(fù)載。
7、所述尾切marx發(fā)生器的電路拓?fù)淙缦滤荆?/p>
8、記直流電源vdc正極所在的一端為a端，負(fù)極所在的一端為b端，b端接地。
9、所述尾切開關(guān)bs1-bsn均采用mosfet開關(guān)，且柵極均懸空。
10、所述a端連接二極管d1的陽極，二極管d1的陰極連接電容c1后連接至b端。
11、所述二極管d1的陰極連接磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micb1后連接至尾切開關(guān)bs1的漏極，尾切開關(guān)bs1的源極連接至b端。
12、所述二極管di的陰極連接電容ci后連接尾切開關(guān)bsi的源極，其中，i＝2,3,...,n，n為正整數(shù)。
13、所述二極管di的陰極連接磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi后連接至尾切開關(guān)bsi的漏極。
14、所述尾切開關(guān)bsi的源極連接尾切開關(guān)bsi-1的漏極。
15、所述二極管di的陽極連接二極管di-1的陰極。
16、所述尾切開關(guān)bsn的漏極連接負(fù)載rl后連接至尾切開關(guān)bs1的源極。
17、進(jìn)一步，所述尾切marx發(fā)生器還包括上位機(jī)。
18、所述上位機(jī)生成電路參數(shù)，并傳輸至控制信號產(chǎn)生模塊，使控制信號產(chǎn)生模塊生成開關(guān)控制信號。
19、進(jìn)一步，所述尾切marx發(fā)生器的工作過程包括并聯(lián)充電階段、串聯(lián)放電階段、尾切開關(guān)工作階段。
20、進(jìn)一步，當(dāng)尾切marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi處于斷開狀態(tài)，閉合尾切開關(guān)bs1-bsn，直流電源vdc通過二極管d1-dn、尾切開關(guān)bs1-bsn向電容c1-cn充電。
21、進(jìn)一步，所述尾切marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，電容c1-cn的電壓與直流電源vdc輸出電壓相等，如下所示：
22、vdc＝vc1＝vc2＝...＝vcn?(1)
23、式中，vc1-vcn為電容c1-cn的電壓。
24、進(jìn)一步，當(dāng)尾切marx發(fā)生器工作在串聯(lián)放電階段時，磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi處于導(dǎo)通狀態(tài)，斷開尾切開關(guān)bs1-bsn，電容c1-cn與磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi形成串聯(lián)回路，對負(fù)載rl放電。
25、進(jìn)一步，所述尾切marx發(fā)生器工作在串聯(lián)放電階段時，負(fù)載rl上的脈沖幅值ul如下所示：
26、ul＝n*vc?(2)
27、式中，vc為單個電容放電的電壓，n為放電電容總數(shù)。
28、進(jìn)一步，當(dāng)尾切marx發(fā)生器工作在尾切開關(guān)工作階段時，磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi處于斷開狀態(tài)，閉合尾切開關(guān)bs1-bsn，負(fù)載rl上的電荷經(jīng)尾切開關(guān)bs1-bsn快速釋放。
29、進(jìn)一步，所述磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi的電路拓?fù)淙缦滤荆?/p>
30、第一傳輸線和第二傳輸線對稱的纏繞在磁環(huán)的兩側(cè)。
31、記第一傳輸線的一端為g端，另一端為h端。第二傳輸線的一端為i端，另一端為j端。
32、記磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi的電流輸入端為k端，輸出端為l端。
33、所述固態(tài)開關(guān)s1、固態(tài)開關(guān)s2均采用mosfet開關(guān)。
34、所述g端連接k端。
35、所述i端連接k端。
36、所述h端連接固態(tài)開關(guān)s1的漏極，固態(tài)開關(guān)s1的源極連接至l端。
37、所述j端連接固態(tài)開關(guān)s2的漏極，固態(tài)開關(guān)s2的源極連接至l端。
38、所述固態(tài)開關(guān)s1的漏極連接電容cds1后連接至固態(tài)開關(guān)s1的源極。
39、所述固態(tài)開關(guān)s1的漏極連接電容cgd1后連接至固態(tài)開關(guān)s1的柵極。
40、所述固態(tài)開關(guān)s1的柵極連接電容cgs1后連接至固態(tài)開關(guān)s1的源極。
41、所述固態(tài)開關(guān)s2的漏極連接電容cds2后連接至固態(tài)開關(guān)s2的源極。
42、所述固態(tài)開關(guān)s2的漏極連接電容cgd2后連接至固態(tài)開關(guān)s2的柵極。
43、所述本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切Marx發(fā)生器，其特征在于，包括：控制信號產(chǎn)生模塊、光電隔離驅(qū)動模塊、固態(tài)開關(guān)驅(qū)動模塊、磁感應(yīng)均流模塊、尾切Marx發(fā)生器輸出模塊和負(fù)載；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切Marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切Marx發(fā)生器還包括上位機(jī)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切Marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切Marx發(fā)生器的工作過程包括并聯(lián)充電階段、串聯(lián)放電階段、尾切開關(guān)工作階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切Marx發(fā)生器，其特征在于，當(dāng)尾切Marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊MICBi處于斷開狀態(tài)，閉合尾切開關(guān)BS1-BSn，直流電源VDC通過二極管D1-Dn、尾切開關(guān)BS1-BSn向電容C1-Cn充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切Marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切Marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，電容C1-Cn的電壓與直流電源VDC輸出電壓相等，如下所示：
<...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，其特征在于，包括：控制信號產(chǎn)生模塊、光電隔離驅(qū)動模塊、固態(tài)開關(guān)驅(qū)動模塊、磁感應(yīng)均流模塊、尾切marx發(fā)生器輸出模塊和負(fù)載；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切marx發(fā)生器還包括上位機(jī)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切marx發(fā)生器的工作過程包括并聯(lián)充電階段、串聯(lián)放電階段、尾切開關(guān)工作階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，其特征在于，當(dāng)尾切marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)模塊micbi處于斷開狀態(tài)，閉合尾切開關(guān)bs1-bsn，直流電源vdc通過二極管d1-dn、尾切開關(guān)bs1-bsn向電容c1-cn充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于磁感應(yīng)均流并聯(lián)開關(guān)的尾切marx發(fā)生器，其特征在于，所述尾切marx發(fā)生器工作在并聯(lián)充電階段時，電容c1-cn的電壓與直流電源vdc輸出電壓相等，如下所示：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董守龍，姚陳果，申小冬，余亮，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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