高压光控脉冲晶闸管设计与实现
发布时间：2021-11-19 18:01
高功率微波、加速器、生物医学等应用对脉冲功率系统提出了高重复频率、长寿命、高可靠性、紧凑等方面的要求,由于固态器件（开关、储能等）在重复频率、寿命、可靠性等方面的优势,并且功率容量也越来越高,所以基于大功率固态电子器件的固态脉冲功率技术已成为脉冲功率技术发展的重要方向。在脉冲功率系统中,开关是其中最为关键的器件,其性能直接决定了系统的输出性能,因此具有高功率容量、高重复频率、长寿命,且稳定可靠的固态开关成为固态脉冲功率技术研究的重点和难点。本论文正是针对上述需求,结合晶闸管电压等级高、通流能力大、可靠性高的优点,以及光导开关体积小、重复频率性能好、响应速度快、触发抖动小、光电隔离的优点,运用多个跨专业软件平台进行协同,设计并实现了一种新型的高压光控脉冲晶闸管。本论文在半导体器件仿真的基础上,结合光学、电磁、电路等仿真计算,采用不同领域的多个软件工具进行协同设计,研究了多个物理参数之间的关系,得到了新器件的优化设计参数,实现了一种基于激光二极管驱动、光纤柔性耦合的高压光控脉冲晶闸管。论文的主要内容为:1.结合晶闸管和光导半导体开关的优点,在软件仿真计算结果的基础上,提出了一种新的多门极、...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２俄罗斯Ｒａｎｅｔｓ－Ｅ移动式微波防御系统??
流体物理研宄所ＩＦＰ等均研制成功了功率容量数十ＭＷ的ＩＧＢＴ开关模块，进一步??发展了数百千伏、百安培至千安培、数十赫兹至数百赫兹的重频脉冲功率系统。??如图１－４所示美国ＳＬＡＣ设计的全固态加法器式调制器，电压５５０ｋＶ，电流２０００Ａ。??如图１－５所示中国工程物理研究院流体物理研宄所研制的全固态Ｍａｒｘ发生器，电??压５００ｋＶ，电流ｌｋＡｍ。由于单开关或模块的耐压仍然较低，电流较小，要实现更??高的峰值功率，均是采用大量的ＩＧＢＴ开关串并联组合使用％。由于ＩＧＢＴ开关器??件的导通延迟时间、器件开通与关断时间等参数均有较大的离散型，并无法简单??的实现大规模串并联组合，加之电磁兼容问题、价格较高问题等，基于ＩＧＢＴ开关??的脉冲功率系统目前峰值功率为数百兆瓦Ｐ＾ｌ。??ｊ續ｉｉｆｅ｜獻ｓ：涯：響史｜键＇證＿議??，ｆ?一Ｉ＇．??＜???图１－４美国ＳＬＡＣ全固态加法器式调制器??４??
?流器件之?—４２１－２８］?〇??图１－３?ＡＢＢ公司的压接式ＩＧＢＴ模块??基于ＩＧＢＴ器件的各种电路拓扑结构及并联，可以提供更加灵活、更大电流、??更髙功率，所以在机车牵引、电力发电、功率电源等领域得到了广泛的应用。但??在脉冲功率系统中，还没有得到大规模应用，但基于ＩＧＢＴ开关技术的快速发展，??采用该类器件作为开关的重频脉冲功率系统仍然得到了快速发展。美国斯坦福加??速器研宄中心ＳＬＡＣ［２９＿＿、日本高能加速器研宄中心ＫＥＫＭ、中国工程物理研宄院??流体物理研宄所ＩＦＰ等均研制成功了功率容量数十ＭＷ的ＩＧＢＴ开关模块，进一步??发展了数百千伏、百安培至千安培、数十赫兹至数百赫兹的重频脉冲功率系统。??如图１－４所示美国ＳＬＡＣ设计的全固态加法器式调制器，电压５５０ｋＶ，电流２０００Ａ。??如图１－５所示中国工程物理研究院流体物理研宄所研制的全固态Ｍａｒｘ发生器，电??压５００ｋＶ，电流ｌｋＡｍ。由于单开关或模块的耐压仍然较低，电流较小，要实现更??高的峰值功率
【参考文献】：
期刊论文
[1]最新特高压晶闸管[J]. 王正鸣,陈黄鹂. 电力电子技术. 2016(08)
[2]电磁发射用13 MJ脉冲功率电源系统研究[J]. 张亚舟,李贞晓,金涌,罗红娥,田慧,栗保明. 兵工学报. 2016(05)
[3]基于半导体开关的高重频LTD[J]. 江伟华. 高电压技术. 2015(06)
[4]基于SOS和LTD技术的高重复频率脉冲发生器[J]. 王刚,苏建仓,丁臻捷,范菊平,袁雪林,潘亚峰,浩庆松,方旭,胡龙. 强激光与粒子束. 2014(04)
[5]特高压直流输电用晶闸管dv/dt特性试验研究[J]. 黄蓉,李世平,任亚东,陈彦,熊思宇. 大功率变流技术. 2013(04)
[6]半导体脉冲功率开关的最新进展[J]. 任亚东,李世平,颜骥,熊辉,熊思宇,余伟,曾文彬,张方毅. 强激光与粒子束. 2012(04)
[7]500 kV全固态Marx发生器[J]. 李洪涛,王传伟,王凌云,刘金锋,姜苹,刘宏伟,袁建强,黄宇鹏,丁胜,康军军,丰树平,谢卫平. 强激光与粒子束. 2012(04)
[8]150mm高压脉冲功率晶闸管的研制与应用[J]. 李世平,任亚东,熊思宇,余伟. 大功率变流技术. 2012(01)
[9]500kV固态Marx发生器IGBT多路驱动高压隔离供电电源的设计[J]. 王凌云,王传伟,李洪涛,姜苹,刘金锋. 高电压技术. 2012(01)
[10]Marx固态调制器单元研制[J]. 吕琨,何大勇,池云龙. 强激光与粒子束. 2010(07)
博士论文
[1]器件固态化重频X光机关键技术研究[D]. 马勋.中国工程物理研究院 2015
硕士论文
[1]基于Silvaco TCAD软件的肖特基梁式引线二极管的设计与研制[D]. 陈琳.电子科技大学 2014
[2]晶闸管在脉冲功率电源中的应用研究[D]. 薄鲁海.华中科技大学 2009
[3]高重复频率MOSFET脉冲调制技术研究[D]. 张良.中国工程物理研究院 2007
[4]IGCT器件的应用研究[D]. 李军.西南交通大学 2003
本文编号：3505568
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２俄罗斯Ｒａｎｅｔｓ－Ｅ移动式微波防御系统??
流体物理研宄所ＩＦＰ等均研制成功了功率容量数十ＭＷ的ＩＧＢＴ开关模块，进一步??发展了数百千伏、百安培至千安培、数十赫兹至数百赫兹的重频脉冲功率系统。??如图１－４所示美国ＳＬＡＣ设计的全固态加法器式调制器，电压５５０ｋＶ，电流２０００Ａ。??如图１－５所示中国工程物理研究院流体物理研宄所研制的全固态Ｍａｒｘ发生器，电??压５００ｋＶ，电流ｌｋＡｍ。由于单开关或模块的耐压仍然较低，电流较小，要实现更??高的峰值功率，均是采用大量的ＩＧＢＴ开关串并联组合使用％。由于ＩＧＢＴ开关器??件的导通延迟时间、器件开通与关断时间等参数均有较大的离散型，并无法简单??的实现大规模串并联组合，加之电磁兼容问题、价格较高问题等，基于ＩＧＢＴ开关??的脉冲功率系统目前峰值功率为数百兆瓦Ｐ＾ｌ。??ｊ續ｉｉｆｅ｜獻ｓ：涯：響史｜键＇證＿議??，ｆ?一Ｉ＇．??＜???图１－４美国ＳＬＡＣ全固态加法器式调制器??４??
?流器件之?—４２１－２８］?〇??图１－３?ＡＢＢ公司的压接式ＩＧＢＴ模块??基于ＩＧＢＴ器件的各种电路拓扑结构及并联，可以提供更加灵活、更大电流、??更髙功率，所以在机车牵引、电力发电、功率电源等领域得到了广泛的应用。但??在脉冲功率系统中，还没有得到大规模应用，但基于ＩＧＢＴ开关技术的快速发展，??采用该类器件作为开关的重频脉冲功率系统仍然得到了快速发展。美国斯坦福加??速器研宄中心ＳＬＡＣ［２９＿＿、日本高能加速器研宄中心ＫＥＫＭ、中国工程物理研宄院??流体物理研宄所ＩＦＰ等均研制成功了功率容量数十ＭＷ的ＩＧＢＴ开关模块，进一步??发展了数百千伏、百安培至千安培、数十赫兹至数百赫兹的重频脉冲功率系统。??如图１－４所示美国ＳＬＡＣ设计的全固态加法器式调制器，电压５５０ｋＶ，电流２０００Ａ。??如图１－５所示中国工程物理研究院流体物理研宄所研制的全固态Ｍａｒｘ发生器，电??压５００ｋＶ，电流ｌｋＡｍ。由于单开关或模块的耐压仍然较低，电流较小，要实现更??高的峰值功率
【参考文献】：
期刊论文
[1]最新特高压晶闸管[J]. 王正鸣,陈黄鹂. 电力电子技术. 2016(08)
[2]电磁发射用13 MJ脉冲功率电源系统研究[J]. 张亚舟,李贞晓,金涌,罗红娥,田慧,栗保明. 兵工学报. 2016(05)
[3]基于半导体开关的高重频LTD[J]. 江伟华. 高电压技术. 2015(06)
[4]基于SOS和LTD技术的高重复频率脉冲发生器[J]. 王刚,苏建仓,丁臻捷,范菊平,袁雪林,潘亚峰,浩庆松,方旭,胡龙. 强激光与粒子束. 2014(04)
[5]特高压直流输电用晶闸管dv/dt特性试验研究[J]. 黄蓉,李世平,任亚东,陈彦,熊思宇. 大功率变流技术. 2013(04)
[6]半导体脉冲功率开关的最新进展[J]. 任亚东,李世平,颜骥,熊辉,熊思宇,余伟,曾文彬,张方毅. 强激光与粒子束. 2012(04)
[7]500 kV全固态Marx发生器[J]. 李洪涛,王传伟,王凌云,刘金锋,姜苹,刘宏伟,袁建强,黄宇鹏,丁胜,康军军,丰树平,谢卫平. 强激光与粒子束. 2012(04)
[8]150mm高压脉冲功率晶闸管的研制与应用[J]. 李世平,任亚东,熊思宇,余伟. 大功率变流技术. 2012(01)
[9]500kV固态Marx发生器IGBT多路驱动高压隔离供电电源的设计[J]. 王凌云,王传伟,李洪涛,姜苹,刘金锋. 高电压技术. 2012(01)
[10]Marx固态调制器单元研制[J]. 吕琨,何大勇,池云龙. 强激光与粒子束. 2010(07)
博士论文
[1]器件固态化重频X光机关键技术研究[D]. 马勋.中国工程物理研究院 2015
硕士论文
[1]基于Silvaco TCAD软件的肖特基梁式引线二极管的设计与研制[D]. 陈琳.电子科技大学 2014
[2]晶闸管在脉冲功率电源中的应用研究[D]. 薄鲁海.华中科技大学 2009
[3]高重复频率MOSFET脉冲调制技术研究[D]. 张良.中国工程物理研究院 2007
[4]IGCT器件的应用研究[D]. 李军.西南交通大学 2003
本文编号：3505568
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