大功率高精度脉冲电源制造技术

本实用新型专利技术公开一种大功率高精度脉冲电源，是将主电路的结构和ＩＧＢＴ线性控制方式结合起，将大电流耐高压的开关功率器件应用在线性工作区。这种结构可以实现大电流高电压的脉冲工作模式，可以实现高速大中流脉冲输出，可以实现脉冲输出波形的调整。本实用新型专利技术有良好的线性跟踪特性，也可用于高精度宽范围电流输出。其具有控制简单，不容易振荡、电磁兼容性好、电源动态响应速度快，工作可靠性高等优点。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种大功率高精度脉冲电源。
技术介绍
目前一般大功率脉冲电源是通过LC谐振输出，电路调整复杂，而且脉冲输出波形很难根据实际需要进行调整。专利技术的内容本技术的目的在于克服现有技术的不足，采用简单的电路拓扑结构及其控制原理，提供一种大功率高精度脉冲电源，从而实现大功率高精度脉冲电流输出，输出脉冲可根据工作需要达到任意调整的目的。本技术的目的可通过以下措施来实现一种大功率高精度脉冲电源，是由整流变压器、三相整流桥、LC储能电路、IGBT功率模块、过压保护电路、负载、驱动器、高速调节器组成。电网通过整流变压器和三相整流桥与LC储能电路连接。LC储能电路C1的正极经保护电路输出到负载，C1的负端连接均流电阻R1和R2及V1和V2两只并联IGBT功率模块，功率模块的正端经过压保护电路，然后通过直流电流传感器DCCT输出至负载；高速调节器及推挽式的晶体管功率驱动器经两只平衡电阻R4和R5连接到IGBT模块V1和V2的栅极。并联V1、V2采用的是两只1200A/3300V的IGBT大功率管，R1、R2的阻值＜40微欧。本技术与现有技术相比具有以下优点1、主回路结构简清晰。电流控制调节简单。2、改变了传统的IGBT开关工作模式。在传统的电源中，IGBT作为开关功率器件而广泛应用。在本电源中有效地利用了IGBT的线性区，控制电流输出。3、IGBT线性控制可以根据要求实现快脉冲电流输出。4、简单而又可靠的过压保护方式可以保护IGBT的安全工作，过压保护采用快速可控硅，通过无源器件直接检测电源输出电压，超过设定值时可控制自动导通，这种保护方式即便在系统失电的情况下，也能有效地保护电源的安全。5、简单的电容储能方式可以保证电源在大功率脉冲输出时不造成对电网的冲击，大容量的电容可以保证电源快脉冲输出所需要的能量，同时，电网通过变压器及整流桥不断地给电容补充能量。电感L1可以保证补充能量时电网电流的恒定。有效地降低了脉冲电源对电网的干扰。6、电源动态响应速度快。IGBT功率模块本身就是一种快速的功率器件，所以才被广泛应用于开关电源，其开通和关断时间都在1微秒左右，所以作为现性的脉冲电源，响应速度是非常快的。7、工作可靠性高。因为电路结构简单，同时，IGBT又工作在线性区，大大降低了对功率器件的电流电压冲击，提高了电源的可靠性。8、电流输出精度高。高速调节器及推挽式的晶体管功率驱动器及高速的大功率IGBT保证了电源的高精度输出。9、电磁兼容性好。由于IGBT的现性工作，完全消除了普通IGBT开关电源电磁干扰。10、增加前级整流变压器和整流桥的容量后，电源可以实现高精度宽范围的大直流电流输出。附图说明图1为本技术电路示意图具体实施方式电网A、B、C为三相380伏交流输入，经过整流变压器1及整流桥2与LC储能电路3连接，L主要用来保证整流桥输出电流的连续稳定，C1主要用来储存电能，以保证脉冲电流与输出需要的能量。LC储能电路C1的正极经过压保护电路5输出到负载6，负端6连接均流电阻R1和R2及V1和V2两只大功率的IGBT模块4。R1和R2其阻值小于40微欧，保证IGBT功率模块4在并联线性的输出的平衡。IGBT功率模块4的正端经过压保护单元5，然后通过直流电流传感器DCCT输出至负载6；高速调节器8及推挽式的晶体管功率驱动器7经两只平衡电阻R4和R5连接到IGBT模块V1和V2的栅极。电源给定端一个快脉冲电流波形，同时通过DCCT检测电源的输出电流，并把电流值反馈到高速调节器8，通过高速调节器8进行运算调节，然后将信号送到高速线性驱动器7，线性驱动器7将信号进行功率放大后输出去驱动V1和V2两只IGBT大功率管。IGBT线性控制可以根据要求实现快脉冲电流输出。IGBT可以承受短时间的过流，但是超过标称值的尖峰电压立即会损坏IGBT，由于负载为感性时，在脉冲下降或者在脉冲过程中的失控，可能会产生很高的尖峰电压，所以输出嵌压及快速能量泄放环节非常重要。在电源正常运行中，一般采用两只1200A/3300V的IGBT并联工作，该电源可以输出0-3300A的脉冲电流，脉冲宽度为3ms，脉冲频率为30Hz。其中脉冲上升时间为2.5，平顶时间小于0.5ms，下降时间小于0.1ms，脉冲下降的线性跟踪误差好于2％。在电流下降段，电源输出端电压为-1600V(对L＝15μH的感性负载)。在实验电源中，高速线性驱动器的输出功率为250W，以保证高速线性驱动器的输出功率，以驱动IGBT大功率模块可靠运行。权利要求1.一种大功率高精度脉冲电源，是由整流变压器(1)、三相整流桥(2)、LC储能电路(3)、IGBT功率模块(4)、过压保护电路(5)、负载(6)、驱动器(7)、高速调节器(8)组成。电网通过整流变压器(1)和三相整流桥(2)与LC储能电路(3)连接。其特征在于LC储能电路(3)C1的正极经过压保护电路(5)输出到负载(6)，C1的负端连接均流电阻R1和R2及V1和V2两只并联IGBT功率模块(4)，功率模块(4)的正端经过压保护电路(5)，然后通过直流电流传感器DCCT输出至负载(6)；高速调节器(8)及推挽式的晶体管功率驱动器(7)经两只平衡电阻R4和R5连接到IGBT模块V1和V2的栅极。2.按照权利要求1所述的一种大功率高精度脉冲电源，其特征在于V1、V2采用的是两只1200A/3300V的IGBT功率管，R1、R2的阻值＜40微欧。专利摘要本技术公开一种大功率高精度脉冲电源，是将主电路的结构和IGBT线性控制方式结合起，将大电流耐高压的开关功率器件应用在线性工作区。这种结构可以实现大电流高电压的脉冲工作模式，可以实现高速大中流脉冲输出，可以实现脉冲输出波形的调整。本技术有良好的线性跟踪特性，也可用于高精度宽范围电流输出。其具有控制简单，不容易振荡、电磁兼容性好、电源动态响应速度快，工作可靠性高等优点。文档编号H03K3/00GK2622933SQ0321897公开日2004年6月30日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日专利技术者周忠祖, 魏殿忠, 高大庆, 夏佳文, 高亚林 申请人:中国科学院近代物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率高精度脉冲电源，是由整流变压器（１）、三相整流桥（２）、ＬＣ储能电路（３）、ＩＧＢＴ功率模块（４）、过压保护电路（５）、负载（６）、驱动器（７）、高速调节器（８）组成。电网通过整流变压器（１）和三相整流桥（２）与ＬＣ储能电路（３）连接。其特征在于：ＬＣ储能电路（３）Ｃ↓［１］的正极经过压保护电路（５）输出到负载（６），Ｃ↓［１］的负端连接均流电阻Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］及Ｖ↓［１］和Ｖ↓［２］两只并联ＩＧＢＴ功率模块（４），功率模块（４）的正端经过压保护电路（５），然后通过直流电流传感器ＤＣＣＴ输出至负载（６）；高速调节器（８）及推挽式的晶体管功率驱动器（７）经两只平衡电阻Ｒ↓［４］和Ｒ↓［５］连接到ＩＧＢＴ模块Ｖ↓［１］和Ｖ↓［２］的栅极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：周忠祖，魏殿忠，高大庆，夏佳文，高亚林，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]