CN112511136B - 一种高压脉冲磁控管调制电源 - Google Patents

一种高压脉冲磁控管调制电源 Download PDF

Info

Publication number
CN112511136B
CN112511136B CN202011364097.6A CN202011364097A CN112511136B CN 112511136 B CN112511136 B CN 112511136B CN 202011364097 A CN202011364097 A CN 202011364097A CN 112511136 B CN112511136 B CN 112511136B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
signal
solid
module
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011364097.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112511136A (zh
Inventor
陈海涛
王磊
丁帅
周雅琴
吴春瑜
靳洋
王雨琛
黄军
杨梓威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Space Power Sources
Original Assignee
Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Space Power Sources filed Critical Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority to CN202011364097.6A priority Critical patent/CN112511136B/zh
Publication of CN112511136A publication Critical patent/CN112511136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112511136B publication Critical patent/CN112511136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H02M1/092—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices the control signals being transmitted optically
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
    • H05H2007/027—Microwave systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高压脉冲磁控管调制电源，包括：依次连接的市电不控整流模块、高压充电直流电源、储能单元、固态开关单元、脉冲变压器和磁控管负载；以及分别与所述高压充电直流电源、储能单元和固态开关单元连接的控制单元。所述市电不控整流模块的输入端接入交流信号。本发明具有使得脉冲磁控管以高效率、低纹波和高可靠的性能进行供电的优点。

Description

一种高压脉冲磁控管调制电源
技术领域
本发明涉及脉冲磁控管供电领域，特别涉及一种高压脉冲磁控管调制电源。
背景技术
磁控管是用来产生微波能的密封电真空器件，实质上是置于恒定磁场中的二极管，管内有一柱形中心阴极(电子源)，置于一柱形阳极里，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，电子被静电场吸引流至阳极,沿真空管轴的稳定磁场使电子偏离其径向路程，绕阴极旋转，产生微波频率的振荡与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。广泛用于雷达、工业无损探伤、医学检查、机场(车站、码头等)安检等军民用领域。
脉冲磁控管的工作脉冲宽度可在0.004us-60us范围内变化，工作频率范围在250MHz至120GHz之间，脉冲电源功率从几十瓦到几十兆瓦，效率可达70％，寿命可达几万小时。脉冲磁控管广泛用于引导、火控、测高、机载、舰载、气象等各种雷达中。
微波设备性能的优劣不仅由磁控管性能的优劣决定，同时还由微波电源系统等因素决定，微波电源是微波系统的核心部件之一，其设计参数指标直接影响着微波设备的使用环境及使用寿命。大功率的微波电源系统一般都包括阴极高压电源、灯丝电源、磁场电源等部分，其中阴极高压电源为微波电源系统设计的重点以及难点。现阶段，工业应用中使用阴极高压电源多为采用工频变压器进行升压整流供电，其体积较大，效率低，且不具备功率因数校正的功能，因而设计出一种高效率、高功率因数且高功率密度的阴极高压电源具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压脉冲磁控管调制电源，实现脉冲磁控管以高效率、低纹波和高可靠的性能进行供电的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高压脉冲磁控管调制电源，包括：依次连接的市电不控整流模块100、高压充电直流电源200、储能单元300、固态开关单元400、脉冲变压器500和磁控管负载600；以及分别与所述高压充电直流电源200、储能单元300和固态开关单元400连接的控制单元700。所述市电不控整流模块100的输入端接入交流信号。
所述市电不控整流模块100用于对输入的所述交流信号进行交流-直流转换，得到整流后的直流信号，并输出。所述高压充电直流电源200用于接收所述直流信号并进行升压处理，输出25KV的高压直流信号。所述储能单元300用于接收所述25KV的高压直流信号进行充电储能，
所述固态开关单元400用于接收所述25KV的高压直流信号后，使得所述固态开关单元处于导通状态，则所述储能单元300与所述脉冲变压器500和磁控管负载600构成放电回路。
所述控制单元700用于控制所述高压充电直流电源200、所述储能单元300和所述固态开关单元400的逻辑工作时序，以使所述固态开关单元400产生脉冲调制信号。
所述脉冲变压器500用于放大所述脉冲调制信号。
所述磁控管负载600用于根据所述脉冲调制信号产生用于传递信息的微波。
优选地，所述市电不控整流模块100的输入端的L1引脚、L2引脚、L3引脚和N引脚分别对应接入火线A、火线B、火线C和零线信号。
优选地，所述高压充电直流电源200包括：EMI滤波器201，其输入端输入513V的直流电压信号，其输出端与低压整流滤波模块202的输入端连接。所述低压整流滤波模块202的输出端与全桥逆变开关203的输入端连接。所述全桥逆变开关203的输出端与谐振电容电感模块204的输入端连接。所述谐振电容电感模块204的输出端与高压变压器205的输入端连接。所述高压变压器205的输出端与高频整流滤波模块206的输入端连接。所述高频整流滤波模块206的输出端与所述储能单元300连接，并且还与高压取样模块207的输入端连接。所述高压取样模块207的输出端与控制电路208的输入端连接。所述控制电路208的输出端分别与所述EMI滤波器201的输入端以及隔离驱动电路209的输入端连接。所述隔离驱动电路209的输出端与所述全桥逆变开关203的输入端连接。以及分别与所述谐振电容电感模块204和所述控制电路208连接的电流采样模块210。
所述EMI滤波器201用于对输入的513V的直流电压信号进行滤波。
所述低压整流滤波模块202用于对经滤波处理的所述513V的直流电压信号进行第一次整流滤波处理。
所述全桥逆变开关203用于将接收到经第一次整流滤波处理的所述513V的直流电压信号逆变成交流电压信号。
所述谐振电容电感模块204用于产生谐振频率，以使所述全桥逆变开关203工作在软开关状态。
所述高压变压器205用于将谐振电容电感模块204输出所述交流电压信号进行升压。
所述高频整流滤波模块206用于将升压后的所述交流电压信号进行第二次整流滤波处理为高压直流信号；
所述高压取样模块207用于对经第二次整流滤波处理的所述高压直流信号进行取样，得到输出电压反馈信号；
所述电流采样模块210用于对高压充电直流电源200输出的所述25KV的高压直流信号进行电流采样，得到输出电流反馈信号；
所述控制电路208用于根据所述输出电压反馈信号和输出电流反馈信号对应与预设的高压直流信号目标值及预设的输出电流目标值进行比较、误差放大和PID闭环调节，产生用于控制高压充电直流电源200实现稳定输出的PWM调节信号；
所述隔离驱动电路209用于对控制电路208产生的PWM调节信号隔离放大并驱动所述全桥逆变开关203的开启。
优选地，所述固态开关单元400包括：脉冲同步器，以及若干组与所述脉冲同步器连接的全固态开关模块。每一组所述全固态开关模块包括：依次连接的光电隔离模块、驱动模块、稳压电路、固态开关、静态均压电路和动态均压电路。相邻的两个全固态开关模块的一个的固态开关的发射极与另一个的固态开关的集电极连接。
优选地，所述25KV的高压直流信号经脉冲同步器同步处理后，通过光电隔离提高抗干扰后得到光电隔离信号，光电隔离信号经驱动模块进行放大处理，以驱动所有固态开关同时导通或关闭，将所述储能单元300所存储的能量以脉冲放电方式传递给所述脉冲变压器500。
优选地，每一所述固态开关为绝缘栅双极型晶体管；每一所述稳压电路包括：第一电阻和第一稳压二极管，所述第一电阻的一端与所述驱动模块连接，另一端分别与所述第一稳压二极管的阳极和所述固态开关的栅极连接，所述第一稳压二极管的阴极分别与所述驱动模块和所述固态开关连接。
优选地，每一所述静态均压电路包括第二电阻，每一所述第二电阻的第一端与所述固态开关的集电极连接，第二端与所述固态开关的发射极连接；
每一所述动态均压电路包括：电容、第三电阻和二极管；所述电容的一端与所述第二电阻的第一端连接；另一端分别与所述第三电阻的一端和所述二极管的阳极连接；
所述第三电阻的另一端分别与所述第二电阻的第二端和所述二极管的阴极连接。
本发明至少具有以下优点之一：
本发明通过采用谐振式高压充电直流电源，采用高频逆变电源，可以去除体积、重量庞大的工频元件，从而减小体积，采用各种抗干扰措施，优化充电模式，改进电路参数，从而带来高稳定度输出。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种高压脉冲磁控管调制电源的结构框图；
图2为本发明一实施例提供的一种高压脉冲磁控管调制电源的高压充电直流电源的结构图；
图3为本发明一实施例提供的一种高压脉冲磁控管调制电源的固态开关模块的结构图；
图4为本发明一实施例提供的一种高压脉冲磁控管调制电源的驱动电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种高压脉冲磁控管调制电源作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
如图1所示，一种高压脉冲磁控管调制电源，包括：依次连接的市电不控整流模块100、高压充电直流电源200、储能单元300、固态开关单元400、脉冲变压器500和磁控管负载600；以及分别与所述高压充电直流电源200、储能单元300和固态开关单元400连接的控制单元700。所述市电不控整流模块100的输入端接入交流信号。
所述市电不控整流模块100用于对输入的所述交流信号进行交流-直流转换，得到整流后的直流信号，并输出。所述市电不控整流模块100的输入端的L1引脚、L2引脚、L3引脚和N引脚分别对应接入火线A、火线B、火线C和零线信号。
所述高压充电直流电源200用于接收所述直流信号并进行升压处理，输出25KV的高压直流信号。所述储能单元300用于接收所述25KV的高压直流信号进行充电储能。
所述固态开关单元400用于接收所述25KV的高压直流信号后，使得所述固态开关单元处于导通状态，则所述储能单元300与所述脉冲变压器500和磁控管负载600构成放电回路。
所述控制单元700用于控制所述高压充电直流电源200、所述储能单元300和所述固态开关单元400的逻辑工作时序，以使所述固态开关单元400产生脉冲调制信号。
所述脉冲变压器500用于放大所述脉冲调制信号。
所述磁控管负载600用于根据所述脉冲调制信号产生用于传递信息的微波。
所述高压脉冲磁控管调制电源用于磁控管(磁控管负载600)，磁控管用于产生微波，脉冲瞬时功率可达7.2MW。
如图2所示，所述高压充电直流电源200包括：EMI滤波器201，其输入端输入513V的直流电压信号，其输出端与低压整流滤波模块202的输入端连接。所述低压整流滤波模块202的输出端与全桥逆变开关203的输入端连接。所述全桥逆变开关203的输出端与谐振电容电感模块204的输入端连接。所述谐振电容电感模块204的输出端与高压变压器205的输入端连接。所述高压变压器205的输出端与高频整流滤波模块206的输入端连接。所述高频整流滤波模块206的输出端与所述储能单元300连接，并且还与高压取样模块207的输入端连接。所述高压取样模块207的输出端与控制电路208的输入端连接。所述控制电路208的输出端分别与所述EMI滤波器201的输入端以及隔离驱动电路209的输入端连接。所述隔离驱动电路209的输出端与所述全桥逆变开关203的输入端连接。以及分别与所述谐振电容电感模块204和所述控制电路208连接的电流采样模块210。
所述EMI滤波器201用于对输入的513V的直流电压信号进行滤波。
所述低压整流滤波模块202用于对经滤波处理的所述513V的直流电压信号进行第一次整流滤波处理。
所述全桥逆变开关203用于将接收到经第一次整流滤波处理的所述513V的直流电压信号逆变成交流电压信号。
所述谐振电容电感模块204用于产生谐振频率，以使所述全桥逆变开关203工作在软开关状态，提高高压充电直流电源200转换效率并传递能量。
所述高压变压器205用于将谐振电容电感模块204输出所述交流电压信号进行升压。
所述高频整流滤波模块206用于将升压后的所述交流电压信号进行第二次整流滤波处理为高压直流信号；
所述高压取样模块207用于对经第二次整流滤波处理的所述高压直流信号进行取样，得到输出电压反馈信号；
所述电流采样模块210用于对高压充电直流电源200输出的所述25KV的高压直流信号进行电流采样，得到输出电流反馈信号；
所述控制电路208用于根据所述输出电压反馈信号和输出电流反馈信号对应与预设的高压直流信号目标值及预设的输出电流目标值进行比较、误差放大和PID闭环调节，产生用于控制高压充电直流电源200实现稳定输出的PWM调节信号；即用于控制高压充电直流电源200的输出稳定直流电压和输出电流，对储能单元300实现充电。
所述隔离驱动电路209用于对控制电路208产生的PWM调节信号隔离放大并驱动所述全桥逆变开关203的开启。
该高压充电直流电源采用串联谐振零电流关断方案。
如图3所示，所述固态开关单元400包括：脉冲同步器，以及若干组与所述脉冲同步器连接的全固态开关模块。
每一组所述全固态开关模块包括：依次连接的光电隔离模块、驱动模块、稳压电路、固态开关、静态均压电路和动态均压电路。相邻的两个全固态开关模块的一个的固态开关的发射极与另一个的固态开关的集电极连接。所述25KV的高压直流信号经脉冲同步器同步处理后，通过光电隔离提高抗干扰后得到光电隔离信号，光电隔离信号经驱动模块进行放大处理，以驱动所有固态开关同时导通或关闭，将所述储能单元300所存储的能量以脉冲放电方式传递给所述脉冲变压器500。
请继续参考3，所述全固态开关模块有n组，则稳压电路、固态开关、静态均压电路和动态均压电路均为n个。
每一所述固态开关为绝缘栅双极型晶体管。n个固态开关如图3中标号IGBT1～IGBTn所示。
每一所述稳压电路的结构相同，n个所述稳压电路包括n个第一电阻(R11～R1n)和n个第一稳压二极管(Z11～Z1n)；每一所述稳压电路包括：第一电阻和第一稳压二极管，所述第一电阻的一端与所述驱动模块连接，另一端分别与所述第一稳压二极管的阳极和所述固态开关的栅极连接，所述第一稳压二极管的阴极分别与所述驱动模块和所述固态开关连接。
每一所述静态均压电路包括第二电阻，每一所述第二电阻的第一端与所述固态开关的集电极连接，第二端与所述固态开关的发射极连接。n个静态均压电路如图3中标号R21～R2n所示。
每一所述动态均压电路包括：电容、第三电阻和二极管；所述电容的一端与所述第二电阻的第一端连接；另一端分别与所述第三电阻的一端和所述二极管的阳极连接。
所述第三电阻的另一端分别与所述第二电阻的第二端和所述二极管的阴极连接。由此可知，n个动态均压电路包括n个第三电阻R31～R3n，n个电容C1～Cn，n个二极管D1～Dn。
本实施例提供的中全固态IGBT开关脉冲调制单元(固态开关单元)，脉冲调制单元的是大功率脉冲电源的关键器件，应对其可靠性进行重点设计，采用全固态开关具有寿命长、工作频率高、可靠性高、使用安全、电磁干扰小等优点。为了解决IGBT导通的一致性问题，本模块设置有静态均压电路和动态均压电路。静态均压电阻R(第三电阻)与固态开关IGBT直接并联使用，用来解决固态开关IGBT正向特性(If-Vf)不一致所产生的静态电压分配不均的问题。动态均压由相应的第三电阻R、电容C、二极管D串并联组成，用来解决固态开关IGBT因开通特性不一致所产生的后导通的固态开关IGBT因承受高压被击穿的问题。
如图4所示，每一所述驱动模块的结构相同，下面以第一驱动模块为例进行说明：所述第一驱动模块包括：EXB841驱动器，该驱动器的6引脚与所述固态开关中的第一固态开关IGBT1的集电极连接。该驱动器的2引脚输出20V隔离电源。该驱动器的3引脚与驱动电阻RG的一端连接，电阻RG的另一端与第一固态开关IGBT1的基极连接。该驱动器的1引脚与第一固态开关IGBT1的发射极连接。该驱动器的9引脚输出0V隔离电源。
所述第一驱动模块还包括：第一电容C11，其并联接于所述2引脚和9引脚之间。第二电容C12，其并联接于所述1引脚和9引脚之间。
所述第一驱动模块还包括：用于提高3引脚和1引脚输出的驱动信号的抗干扰性能的绞线。
所述第一驱动模块还包括：光耦模块、第四电阻R1和第五电阻R2；
所述驱动器的5引脚通过所述光耦模块与所述第四电阻R1的一端连接，所述第四电阻R1的另一端与2引脚连接。所述驱动器的15引脚与所述第五电阻R2连接。
所述驱动器的14引脚与所述第二固态开关IGBT2的集电极连接，所述第二固态开关IGBT2的基极接入驱动信号。所述第二固态开关IGBT2的发射极与所述光耦模块连接。
光电隔离信号进入驱动器的15引脚，经驱动器驱动放大后，产生能够驱动固态开关导通或关闭的放大所述驱动信号。
由此可知，栅极驱动模块(驱动器)选用的是富士混合IC驱动器EXB841，该模块输出驱动电流大，自身具有过流保护电路(如图4中的虚线所包围的电路部分)，最高输出频率：40KHZ。
本实施例的技术方案是：提供所述一种大功率激光恒流源驱动模块用于磁控管，采用各种新兴的电力电子元件，可以有效的减小机器的体积，采用高频逆变电源，可以去除体积、重量庞大的工频元件，从而减小体积，采用各种抗干扰措施，优化充电模式，改进电路参数，从而带来高稳定度输出。
进一步地，所述的一种大功率激光恒流源驱动模块，本实施例突破大功率脉冲电源系统高可靠拓扑架构技术研究、基于串联谐振式零电流软开关的前级高压直流电源设计、基于全固态IGBT开关脉冲调制单元设计、后级放电电路高耐压脉冲变压器设计和高可靠系统集成设计及测试等研究内容，研制高电压、高可靠磁控管电源，使磁控管工作稳定性大大提升。
进一步地，所述的一种高压脉冲磁控管调制电源采用串联谐振变换器为前级高压直流电源主电路，基于全固态IGBT开关脉冲调制单元设计、并采用固定开关导通时间、变频控制以及零电流切换的高压高功率电容器充电电源(CCPS)技术，电源在输出短路状态下仍然能安全可靠地工作。
本实施例提供的一种高压脉冲磁控管调制电源，后级脉冲调制采用全固态IGBT调制技术，提升后级脉冲调制性能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种高压脉冲磁控管调制电源，其特征在于，包括：
依次连接的市电不控整流模块(100)、高压充电直流电源(200)、储能单元(300)、固态开关单元(400)、脉冲变压器(500)和磁控管负载(600)；以及分别与所述高压充电直流电源(200)、储能单元(300)和固态开关单元(400)连接的控制单元(700)；
所述市电不控整流模块(100)的输入端接入交流信号；
所述市电不控整流模块(100)用于对输入的所述交流信号进行交流-直流转换，得到整流后的直流信号，并输出；
所述高压充电直流电源(200)用于接收所述直流信号并进行升压处理，输出25KV的高压直流信号；
所述储能单元(300)用于接收所述25KV的高压直流信号进行充电储能，
所述固态开关单元(400)用于接收所述25KV的高压直流信号后，使得所述固态开关单元处于导通状态，则所述储能单元(300)与所述脉冲变压器(500)和磁控管负载(600)构成放电回路；
所述控制单元(700)用于控制所述高压充电直流电源(200)、所述储能单元(300)和所述固态开关单元(400)的逻辑工作时序，以使所述固态开关单元(400)产生脉冲调制信号；
所述脉冲变压器(500)用于放大所述脉冲调制信号；
所述磁控管负载(600)用于根据所述脉冲调制信号产生用于传递信息的微波；
所述市电不控整流模块(100)的输入端的L1引脚、L2引脚、L3引脚和N引脚分别对应接入火线A、火线B、火线C和零线信号；所述高压充电直流电源(200)包括：
EMI滤波器(201)，其输入端输入513V的直流电压信号，其输出端与低压整流滤波模块(202)的输入端连接；
所述低压整流滤波模块(202)的输出端与全桥逆变开关(203)的输入端连接；
所述全桥逆变开关(203)的输出端与谐振电容电感模块(204)的输入端连接；
所述谐振电容电感模块(204)的输出端与高压变压器(205)的输入端连接；
所述高压变压器(205)的输出端与高频整流滤波模块(206)的输入端连接，
所述高频整流滤波模块(206)的输出端与所述储能单元(300)连接，并且还与高压取样模块(207)的输入端连接；
所述高压取样模块(207)的输出端与控制电路(208)的输入端连接，
所述控制电路(208)的输出端分别与所述EMI滤波器(201)的输入端以及隔离驱动电路(209)的输入端连接，
所述隔离驱动电路(209)的输出端与所述全桥逆变开关(203)的输入端连接；
以及分别与所述谐振电容电感模块(204)和所述控制电路(208)连接的电流采样模块(210)；
所述EMI滤波器(201)用于对输入的513V的直流电压信号进行滤波；
所述低压整流滤波模块(202)用于对经滤波处理的所述513V的直流电压信号进行第一次整流滤波处理；
所述全桥逆变开关(203)用于将接收到经第一次整流滤波处理的所述513V的直流电压信号逆变成交流电压信号；
所述谐振电容电感模块(204)用于产生谐振频率，以使所述全桥逆变开关(203)工作在软开关状态；
所述高压变压器(205)用于将谐振电容电感模块(204)输出所述交流电压信号进行升压；
所述高频整流滤波模块(206)用于将升压后的所述交流电压信号进行第二次整流滤波处理为高压直流信号；
所述高压取样模块(207)用于对经第二次整流滤波处理的所述高压直流信号进行取样，得到输出电压反馈信号；
所述电流采样模块(210)用于对高压充电直流电源(200)输出的所述25KV的高压直流信号进行电流采样，得到输出电流反馈信号；
所述控制电路(208)用于根据所述输出电压反馈信号和输出电流反馈信号对应与预设的高压直流信号目标值及预设的输出电流目标值进行比较、误差放大和PID闭环调节，产生用于控制高压充电直流电源(200)实现稳定输出的PWM调节信号；
所述隔离驱动电路(209)用于对控制电路(208)产生的PWM调节信号隔离放大并驱动所述全桥逆变开关(203)的开启。
2.如权利要求1所述的高压脉冲磁控管调制电源，其特征在于，所述固态开关单元(400)包括：
脉冲同步器，以及若干组与所述脉冲同步器连接的全固态开关模块，
每一组所述全固态开关模块包括：依次连接的光电隔离模块、驱动模块、稳压电路、固态开关、静态均压电路和动态均压电路；
相邻的两个全固态开关模块的一个的固态开关的发射极与另一个的固态开关的集电极连接。
3.如权利要求2所述的高压脉冲磁控管调制电源，其特征在于，所述25KV的高压直流信号经脉冲同步器同步处理后，通过光电隔离提高抗干扰后得到光电隔离信号，光电隔离信号经驱动模块进行放大处理，以驱动所有固态开关同时导通或关闭，将所述储能单元(300)所存储的能量以脉冲放电方式传递给所述脉冲变压器(500)。
4.如权利要求3所述的高压脉冲磁控管调制电源，其特征在于，每一所述固态开关为绝缘栅双极型晶体管；每一所述稳压电路包括：第一电阻和第一稳压二极管，所述第一电阻的一端与所述驱动模块连接，另一端分别与所述第一稳压二极管的阳极和所述固态开关的栅极连接，所述第一稳压二极管的阴极分别与所述驱动模块和所述固态开关连接。
5.如权利要求4所述的高压脉冲磁控管调制电源，其特征在于，
每一所述静态均压电路包括第二电阻，每一所述第二电阻的第一端与所述固态开关的集电极连接，第二端与所述固态开关的发射极连接；
每一所述动态均压电路包括：电容、第三电阻和二极管；所述电容的一端与所述第二电阻的第一端连接；另一端分别与所述第三电阻的一端和所述二极管的阳极连接；
所述第三电阻的另一端分别与所述第二电阻的第二端和所述二极管的阴极连接。
CN202011364097.6A 2020-11-27 2020-11-27 一种高压脉冲磁控管调制电源 Active CN112511136B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011364097.6A CN112511136B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种高压脉冲磁控管调制电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011364097.6A CN112511136B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种高压脉冲磁控管调制电源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112511136A CN112511136A (zh) 2021-03-16
CN112511136B true CN112511136B (zh) 2023-03-17

Family

ID=74967264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011364097.6A Active CN112511136B (zh) 2020-11-27 2020-11-27 一种高压脉冲磁控管调制电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112511136B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078832A (zh) * 2021-04-07 2021-07-06 上海空间电源研究所 速调管用高压脉冲调制电源、速调管系统
CN113852265A (zh) * 2021-08-17 2021-12-28 北京无线电测量研究所 一种调制开关
CN113922475B (zh) * 2021-09-10 2024-05-03 上海空间电源研究所 一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法
CN114900157B (zh) * 2022-07-12 2022-09-20 深圳迈微医疗科技有限公司 脉冲发生电路、脉冲发生器和医疗设备
CN115313847B (zh) * 2022-08-24 2024-01-30 四川杰诺创科技有限公司 一种电磁兼容的毫米波发射机高压电源及其产生方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100935681B1 (ko) * 2009-02-03 2010-01-08 (주)갑진 회생전력의 구동원 전환형 충방전시스템
CN201813320U (zh) * 2010-07-26 2011-04-27 香港脑泰科技有限公司 一种用于经颅磁刺激仪的高压脉冲电源发生器
CN102545552A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 崔聪林 一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源
CN203590071U (zh) * 2013-11-07 2014-05-07 南京三乐电子信息产业集团有限公司 一种脉冲变压器的磁控管调制器
CN104601033A (zh) * 2015-02-06 2015-05-06 中国人民解放军信息工程大学 高压脉冲型磁控管电源
CN104702141A (zh) * 2013-12-10 2015-06-10 上海空间电源研究所 用于霍尔推进器的高压脉冲点火电源驱动电路
CN208367206U (zh) * 2018-06-28 2019-01-11 安徽四创电子股份有限公司 一种Ka波段大功率全相参雷达发射机

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015101087A1 (de) * 2015-01-26 2015-04-23 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100935681B1 (ko) * 2009-02-03 2010-01-08 (주)갑진 회생전력의 구동원 전환형 충방전시스템
CN201813320U (zh) * 2010-07-26 2011-04-27 香港脑泰科技有限公司 一种用于经颅磁刺激仪的高压脉冲电源发生器
CN102545552A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 崔聪林 一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源
CN203590071U (zh) * 2013-11-07 2014-05-07 南京三乐电子信息产业集团有限公司 一种脉冲变压器的磁控管调制器
CN104702141A (zh) * 2013-12-10 2015-06-10 上海空间电源研究所 用于霍尔推进器的高压脉冲点火电源驱动电路
CN104601033A (zh) * 2015-02-06 2015-05-06 中国人民解放军信息工程大学 高压脉冲型磁控管电源
CN208367206U (zh) * 2018-06-28 2019-01-11 安徽四创电子股份有限公司 一种Ka波段大功率全相参雷达发射机

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Latest development of soft switching inverter power supply using active clamp scheme with a charge up function for magnetron drive;K. Yasui等;《Latest development of soft switching inverter power supply using active clamp scheme with a charge up function for magnetron drive》;20020405;全文 *
紧凑重频PFN-Marx脉冲发生器;李志强等;《强激光与粒子束》(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112511136A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112511136B (zh) 一种高压脉冲磁控管调制电源
CN104079189A (zh) 一种高压电容器充电电源
Zhao et al. Design of pulse power supply for high-power semiconductor laser diode arrays
CN107947573B (zh) 一种适用于超导磁储能的dc/dc斩波器
CN113078832A (zh) 速调管用高压脉冲调制电源、速调管系统
CN113922475A (zh) 一种微秒级微波脉冲驱动电源及其工作方法
JPWO2020003348A1 (ja) 自己給電回路および電力変換装置
Hasan et al. Enhanced soft‐switching strategy for flyback‐based microinverter in PV power systems
CN115208229A (zh) 一种电感储能脉冲发生器
CN112532198B (zh) 一种射频离子源阻抗匹配方法及装置
CN112054685A (zh) 一种电能路由器及其控制方法
CN116388602A (zh) 一种基于矩阵式脉冲变压器的高压脉冲电源调制器
CN204408214U (zh) 一种用于火花间隙保护的脉冲触发装置
CN105141149A (zh) 一种电子束微细加工设备加速电源装置及控制方法
CN212875687U (zh) 一种基于LC谐振与同步Boost的高增益升压电路
CN112491162B (zh) 一种无线电能传输装置
Chen Fixed-frequency lcc resonant converter optimal design for high-voltage capacitor charging in constant power
CN109709368B (zh) 一种脉冲采样隔离电路
CN110118903B (zh) 电力电子变压器直流端口等效满功率试验电路及控制方法
CN115967374B (zh) 一种基于全固态开关混联的高压脉冲发生装置
CN218162224U (zh) 强流电子束的电子冷却高功率高压电源装置
CN113438785A (zh) 用于高压x光机球管灯丝的电源
Wu et al. Capacitor-Clamped LLC Resonant Converter for Constant Power EV Charging with Fixed Operation Frequency
CN211606420U (zh) 一种高压电容器充电电源
CN213633804U (zh) 一种基于同轴磁控管的x波段小型气象雷达发射机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant