空间电荷达到最小值时,通过SOS的反向电流开始被快速截断,SOS上电压迅速上升,从而在负载上得到很高且窄的电压脉冲[25,26]。与同等功率水平的以高压气体开关为基础的脉冲功率源相比,基于SOS的高7华中科技大学硕士学位论文功率脉冲电源具有体积小、重量轻、造价低、寿命长等优点,并在高重复频率方面有着巨大的发展潜力。目前SOS技术已广泛应用于大电流电子束的产生、X射线的产生、空气电晕放电去除有害物质以及泵浦气体激光、高功率微波辐射等。现在国内,一些科研院所和大学如中国科学院电工研究所[27]、清华大学[28]、华中科技大学[29]、西安交通大学[30,31]和西北核技术研究[32,33]所均开始了基于SOS的脉冲发生器的研究,并处于领先地位。图1.6半导体开关式电源1.4电源研制方案概述本课题为课题组与广州华瑞保环保科技有限公司的合作项目,目的是为云南某烟厂研制出一台尾气处理电源,电源技术要求:电压峰值要高(高达20-50kV),脉冲宽度要窄(脉宽为100ns左右)。为了实现这一参数,本课题结合电力电子技术和脉冲功率技术,设计了一台实用化的高压纳秒脉冲电源,具体分两步实现:首先利用电力电子技术中的整流、逆变、串联谐振等原理设计了一台串联谐振电源,输出电压0-1500V可调,输出频率0-200Hz可调,我们称之为低压部分;然后利用脉冲功率中的磁脉冲压缩(MPC)与半导体断路开关(SOS)将脉冲升压、整形,最终得到一个高压脉冲波形,电压峰值高达50kV,脉冲宽度120ns,峰值前沿60ns,我们称之为高压部分。电源设计之前,我们先对电源的几个关键模块进行仿真分析,如低压部分的BUCK电路、串联谐振电路,高压部分整体模型的仿真,以确定整个方案的可行性,同时确定相关电路参数。然后进入实验调试阶段,我们会改变相关元件的参数来得到相关的输出结果,并进行理论分析,直至能达到电源技术要求。8
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