全固态调制器模块化组件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种全固态调制器模块化组件，包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器Ｔ；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器Ｔ的初级，变压器Ｔ的次级耦合输出；所述子电路的充电电阻Ｒ１一端连接在直流电源Ｅ１的正极，另一端连接在第一连接点（１１）；大功率ＩＧＢＴ开关模块Ｑ１一端连接在直流电源Ｅ１的负极，另一端连接在第一连接点（１１）；电阻Ｒ３与电容Ｃ３串联后都与大功率ＩＧＢＴ开关模块Ｑ１并联；储能电容Ｃ１一端连接在第一连接点（１１），另一端连接在第二连接点（１２）；二极管Ｖ１与电容Ｃ５串联后、辅助电源Ｅ３与电感Ｌ１串联后都是一端连接在连接点（１２），另一端与直流电源Ｅ１的负极相连。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种全固态调制器模块化组件，属于超大功率全固态调制器领 域。
技术介绍
高功率发射机的调制器是发射机的核心部分，它直接关系到发射机的性能。现代 武器装备、高功率雷达和高功率微波武器技术对发射技术提出了更高的功率要求，当发射 机输出功率达几十甚至百兆瓦时，调制器往往要求输出功率达几百MW以上；这样的大功 率、高电压的调制器，长期以来由于器件的原因，传统技术是使用电子管作为开关，输出电 压高时采用脉冲变压器进行升压。这样的调制器电路较为复杂，调制管需要灯丝、偏压、帘 栅、预调器、撬棒等辅助电源和电路，体积庞大。调制管的灯丝功率和板极损耗都较大，整个 调制器的效率较低，必须采用水冷，另外调制管还存在易打火和寿命较短等问题。因此采用 这种技术研制出的发射机体积大、重量重、效率差、寿命短、可靠性低，已成为严重制约设备 性能的因素之一。近年来，随着高压大功率半导体开关器件的发展，在高功率脉冲调制领域，使用固 态开关及新型磁性材料进行设计已成为发展的趋势，全固态脉冲调制器越来越多的应用在 雷达和高能、高功率设备中。研制新型全固态调制器系统一直是雷达发射机、高功率设备、 高能加速器等高功率领域的重点发展方向。在全固态调制器中，需要大量的开关器件(如IGBT、M0SFET等)进行串、并组合应 用。常见是开关直接串联形式，这种形式要求对所有触发电路及其电源和控制电路进行绝 缘设计，当达到上百兆瓦量级时，高电位绝缘和隔离实现难度较大；同时同步性要求很高， 上百个开关器件实现均压和激励同步难度大，不易实现全部模块化设计，在超大功率场合 应用设计复杂，工程难度较高。技术内容所要解决的技术问题针对以上不足本技术提供了一种电路拓扑结构简单，耦合叠加输出形式灵 活，易于实现模块化，工程实现难度小，能够大大降低超大功率调制器的绝缘设计难度，减 小回路的分布电感和漏感参数，改善输出调制脉冲波形，电路电磁干扰小，开关器件导通和 关断同步要求低，单组件电压输出可以达到2kV，电流3. 5kA的全固态调制器模块化组件。技术方案一种全固态调制器模块化组件，包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器 T ；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器T的初级，变压器T的次级耦合输出；所 述子电路包括直流电源El、充电电阻Rl、储能电容Cl、大功率IGBT开关模块Ql，电阻R3、电 容C3、二极管VI、电容C5、辅助电源E3、电感Ll ；充电电阻Rl —端连接在直流电源El的正 极，另一端连接在第一连接点；大功率IGBT开关模块Ql—端连接在直流电源El的负极，另一端连接在第一连接点；电阻R3与电容C3串联后都与大功率IGBT开关模块Ql并联；储能 电容Cl 一端连接在第一连接点，另一端连接在第二连接点；二极管Vl与电容C5串联后一 端连接在连接点，另一端与直流电源El的负极相连；辅助电源E3与电感Ll串联后一端连 接在连接点，另一端与直流电源El的负极相连。有益效果本技术的初级电路简单，所有模块开关电流相同，便于模块化、组件化设计， 可维护性好；创新性的采用磁环变压器耦合输出拓扑结构，采用组件一体化结构设计，可适 应不同的工作平台；通过组件耦合叠加可以达到很高的电压量级，实现IOOkV甚至更高电 压输出，满足微波武器、高高功率雷达对发射设备的要求；调制开关及其触发电路的参考电 平均为零电平，以低电压电源触发，绝缘设计非常容易实现；组件对开关器件导通一致性无 严格要求，电磁干扰小；通过仿真优化电性能参数和结构设计，降低了组件分布参数，脉冲 上升下降较快，脉冲宽度可调，解决超大电流传输和波形控制关键技术；采用低损耗特殊介 质的固态电容器，解决了超大电流输出和寿命问题；新型同步触发与IGBT触发技术，结合 实际电路参数，建立大功率IGBT动态特性模型，研制出多组件同步触发器，可同时触发多 达60路组件，同步性好，触发功率大，抗干扰性能好，具有过流保护监测，可靠性高。附图说明图1为本技术的电路原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细地说明。如图1所示，本全固态调制器模块化组件包括由两个完成对称相同的子电路和磁 环变压器T ；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器T的初级，变压器T的次级耦合 输出，电压输出可以达到2kv，电流3. 5kA。所述子电路包括直流电源El、充电电阻R1、储能电容Cl、大功率IGBT开关模块 Ql,电阻R3、电容C3、二极管VI、电容C5、辅助电源E3、电感Ll ；充电电阻Rl —端连接在直流电源El的正极，另一端连接在第一连接点11 ；大功 率IGBT开关模块Ql—端连接在直流电源El的负极，另一端连接在第一连接点11 ；电阻R3 与电容C3串联后都与大功率IGBT开关模块Ql并联；储能电容Cl 一端连接在第一连接点 11，另一端连接在第二连接点12 ；二极管Vl与电容C5串联后一端连接在连接点12，另一端 与直流电源El的负极相连；辅助电源E3与电感Ll串联后一端连接在连接点12，另一端与 直流电源El的负极相连。组件的工作原理是直流电源El经Rl，脉冲变压器T初级对储能电容Cl进行充电， 此时，开关Ql是关断的；开关Ql导通时，储能电容Cl、开关管Ql与脉冲变压器T形成放电 回路，其中IGBT开关模块Ql的触发脉冲由专门研制的多组件大功率IGBT同步触发器产生 两路同时触发输出，脉冲变压器次级耦合得到所需的输出脉冲虽然本技术已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本技术， 任何熟悉此技艺者，在不脱离本技术之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此 本技术的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固态调制器模块化组件，其特征在于：包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器Ｔ；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器Ｔ的初级，变压器Ｔ的次级耦合输出；所述子电路包括直流电源Ｅ１、充电电阻Ｒ１、储能电容Ｃ１、大功率ＩＧＢＴ开关模块Ｑ１，电阻Ｒ３、电容Ｃ３、二极管Ｖ１、电容Ｃ５、辅助电源Ｅ３、电感Ｌ１；充电电阻Ｒ１一端连接在直流电源Ｅ１的正极，另一端连接在第一连接点（１１）；大功率ＩＧＢＴ开关模块Ｑ１一端连接在直流电源Ｅ１的负极，另一端连接在第一连接点（１１）；电阻Ｒ３与电容Ｃ３串联后都与大功率ＩＧＢＴ开关模块Ｑ１并联；储能电容Ｃ１一端连接在第一连接点（１１），另一端连接在第二连接点（１２）；二极管Ｖ１与电容Ｃ５串联后一端连接在连接点（１２），另一端与直流电源Ｅ１的负极相连；辅助电源Ｅ３与电感Ｌ１串联后一端连接在连接点（１２），另一端与直流电源Ｅ１的负极相连。

【技术特征摘要】
一种全固态调制器模块化组件，其特征在于包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器T；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器T的初级，变压器T的次级耦合输出；所述子电路包括直流电源E1、充电电阻R1、储能电容C1、大功率IGBT开关模块Q1，电阻R3、电容C3、二极管V1、电容C5、辅助电源E3、电感L1；充电电阻R1一端连接在直流电源E1的正极，另一端连接在第一连接点(11)；大功...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锰，刘超，杨景红，廖源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]