采用T-SCC發(fā)生器的脈沖電源設計.pdf

1、隨著等離子體在工業(yè)上的應用越來越廣闊，對用于產(chǎn)生非平衡等離子體的脈沖電源的需求也越來越多。目前，脈沖電源的關鍵技術主要有脈沖高壓、重復頻率和脈沖前沿。其中，脈沖前沿大致能達到10μs-100μs，不可調，極大的制約了脈沖功率技術在工業(yè)以及國防領域的應用。
　　針對脈沖電源存在的波前沿周期長，不可調等問題，本文結合了脈沖功率技術以及高頻高壓技術，通過分析、優(yōu)化S2BM（Solid-State Bipolar Marx）型Marx脈沖

2、發(fā)生器，設計了T-SCC（Two-switches Capacitors Cells）發(fā)生器，并且提出了一種寄生參數(shù)動態(tài)模型，建立了 T-SCC發(fā)生器寄生參數(shù)動態(tài)模型，推導了寄生電容充放電公式。為了進一步輸出波前沿可調的脈沖電壓，在 T-SCC發(fā)生器的基礎上引入二級儲能單元，設計了PC上位機控制系統(tǒng)，具體研究如下：
　?。?）將 S2BM脈沖發(fā)生器的全橋儲能模塊優(yōu)化為半橋儲能模塊，減少了每級儲能單元的導通壓降。單獨設計了全橋負載模

3、塊，保證雙極性脈沖輸出。最終通過1kV直流電壓源的充電，四階T-SCC儲能單元可以存儲并且輸出1kHz、0-4kV可調的雙極性脈沖電壓，完成了脈沖波形從 ms級到μs級的壓縮，實驗表明儲能電壓可以增加約5-20V，優(yōu)化驅動電路的同時提高了儲能效率。
　?。?）單獨的 T-SCC發(fā)生器模塊輸出的脈沖波前沿大約為10μs（由電子開關導通時間決定），不可調。通過引入二級儲能單元可以得到波前沿以及半波長可調的脈沖電壓輸出，這是傳統(tǒng)Marx