留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

新型全固态高压多电平波形发生器的研制

姜松 邱力文 饶俊峰 李孜

引用本文:
Citation:

新型全固态高压多电平波形发生器的研制

    作者简介: 姜松(1989-),男,博士,从事脉冲功率及低温等离子体应用技术;jecifer@163.com。.
  • 中图分类号: TM832

Development of a new all-solid-state high voltage multilevel waveform generator

  • CLC number: TM832

  • 摘要: 为得到在生物医疗、器件物理特性等研究方面所需的高压多电平技术,提出了一种新型全固态高压多电平发生器结构。对比传统结构,该结构以更少开关管数量实现相同电平输出,这不仅减少了发生器的整体体积,更节约了成本,优化了系统的电磁兼容。详细阐述了电路的结构设计、工作原理以及阻性负载和容性负载下的控制时序,搭建了一台最大输出11级电平试验样机,实验表明,该高压多电平发生器采用改进型控制时序能够有效消除预脉冲现象,工作频率2 kHz,电压最高幅值±2 kV,能够在阻性和容性负载下稳定工作。
  • [1] Li Zi, Liu Hao, Jiang Song, et al. A novel drive circuit with overcurrent protection for solid state pulse generators[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2019, 26(2):361-366.
    [2] 饶俊峰,李成建,李孜,等.全固态高重频高压脉冲电源[J].强激光与粒子束, 2019, 31:035001.(Rao Junfeng, Li Chengjian, Li Zi, et al. All solid state high repetition frequency high voltage pulse power supply. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31

    :035001)
    [3] 饶俊峰,章薇,李孜,等.雪崩三极管串联的纳秒脉冲发生器[J].强激光与粒子束, 2018, 30:095002.(Rao Junfeng, Zhang Wei, Li Zi, et al. Avalanche transistor series nanosecond pulse generator. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30

    :095002)
    [4] 李戈琦,庞磊,孙玮,等.采用正负半桥子模块级联拓扑的高压多电平波形发生器[J].电网技术, 2018, 42(11):3820-3826.

    (Li Geqi, Pang Lei, Sun Wei, et al. High voltage multilevel waveform generator using cascaded topology of positive and negative half-bridge submodules. Power System Technology, 2018, 42(11):3820-3826)
    [5] Elgenedy M A, Darwish A, Ahmed S, et al. A transition arm modular multilevel universal pulse-waveform generator for electroporation applications[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, 32(12):8979-8991.
    [6] Dragonas F A, Grandi G, Neretti G. High-voltage high-frequency arbitrary waveform multilevel generator for dielectric barrier discharge[C]//IEEE International Symposium on Power Electronics. 2014.
    [7] Hirmer K, Schuster P, Keil F, et al. Low-cost high-voltage arbitrary waveform generator for broad lifetime measurements of electroluminescent devices[C]//IEEE 2nd Annual Southern Power Electronics Conference (SPEC). 2016.
    [8] Gumley J R, D'Alessandro F, Kossmann C J, et al. A new, high voltage, arbitrary waveform generator for lightning protection research and other applications[C]//11th International Symposium on High Voltage Engineering. 1999.
    [9] Berners D P, Reginato L L. Arbitrary waveform generator for electrostatic dipoles in a heavy ion recirculator[C]//IEEE Particle Accelerator Conference. 1997.
    [10] 丁凯,邹云屏,王展,等.一种适用于高压大功率的新型混合二极管钳位级联多电平变换器[J].中国电机工程学报, 2004, 24(9):66-71.

    (Ding Kai, Zou Yunping, Wang Zhan, et al. A novel hybrid diode-clamped cascaded multilevel converter for high voltage and high power. Proceedings of the CSEE, 2004, 24(9):66-71)
    [11] Babaei E, Hosseini S H. New multilevel converter topology with minimum number of gate driver circuits[C]//IEEE International Symposium on Power Electronics. 2008.
    [12] Rocha L L, Silva J F, Redondo L M. Multilevel high-voltage pulse generation based on a new modular solid-state switch[J]. IEEE Transactions on Plasma Science, 2014, 42(10):2956-2961.
    [13] Redondo L M, Canacsinh H. Bipolar solid state arbitrary-waveform Marx generator for capacitive loads[C]//IEEE Pulsed Power Conference. 2011.
    [14] 葛劲伟,姜松,饶俊峰,等.全固态高压双极性方波脉冲叠加器的研制[J].高电压技术, 2019, 45(4):1305-1312.

    (Ge Jinwei, Jiang Song, Rao Junfeng, et al. Development of all solid state high voltage bipolar square wave pulse adder. High Voltage Engineering, 2019, 45(4):1305-1312)
    [15] Zhou Qianyu, Tong Liqing, Liu Kefu. Research of magnetic self-balance used in a repetitive high voltage rectangular waveform pulse adder[J]. Plasma Science Technology, 2018, 20(1):51-57.
  • [1] 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. 500 kV全固态Marx发生器[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(04): 917-920. doi: 10.3788/HPLPB20122404.0917
    [2] 李玺钦, 吴红光, 栾崇彪, 肖金水, 谢敏, 李洪涛, 马成刚. 基于MOSFET的纳秒级全固态脉冲源设计[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29(04): 29045002. doi: 10.11884/HPLPB201729.160475
    [3] 王冬冬, 邱剑, 刘克富. 基于半导体开关和磁开关的全固态脉冲电源[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(04).
    [4] 李冰, 罗勇, 朱彦杰, 王丽. 回旋行波管的全固态Marx高压脉冲调制器设计[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(01): 27015004. doi: 10.11884/HPLPB201527.015004
    [5] 饶俊峰, 姜松, 李孜. 基于Marx和磁开关的方波脉冲电源的研制[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28(05): 28055005. doi: 10.11884/HPLPB201628.055005
    [6] 袁雪林, 丁臻捷, 俞建国, 浩庆松, 曾搏, 胡龙. 基于雪崩管Marx电路的高稳定度脉冲技术[J]. 强激光与粒子束, 2010, 22(04).
    [7] 李波, 李博婷, 叶超, 谭巍巍, 黄斌, 赵娟, 鲁向阳, 黄宇鹏, 张信, 齐卓筠, 康传会. 双极性脉冲磁控溅射电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(04): 30045004. doi: 10.11884/HPLPB201830.170393
    [8] 孙会芳, 董志伟. 双极性流对低阻抗器件的影响[J]. 强激光与粒子束, 2006, 18(12).
    [9] 丁明军, 李玺钦, 冯宗明, 任丹, 齐卓筠, 蓝欣, 叶超, 黄斌, 任青毅, 贾兴, 谢敏, 欧阳艳晶, 李洪涛. 200 kV全固态Marx结构方波脉冲电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29(02): 29025009. doi: 10.11884/HPLPB201729.160453
    [10] 饶俊峰, 李成建, 李孜, 姜松. 全固态高重频高压脉冲电源[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31(03): 31035001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190005
    [11] 殷岫龄, 徐旭哲, 孙健秋. 400 kW高压全固态电源实验研究[J]. 强激光与粒子束, 2005, 17(08).
    [12] 雷宇, 邱剑, 刘克富. 150 kV全固态高压脉冲发生器设计[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(03): 673-677. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0673
    [13] 申泗荣, 李晓, 张春林, 孙虹, 唐靖宇. CSNS RCS射频系统双谐波模式低电平控制模拟实验[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25(11): 2986-2990. doi: 10.3788/HPLPB20132511.2986
    [14] 王延召, 戴玲, 周正阳, 南敬, 林福昌. 多棒极型触发真空开关极性效应[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(03): 587-591. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0587
    [15] 李江涛, 钟旭, 薛静, 李征, 李涛, 顾悦, 王亚楠. 全固态模块化MARX电路及脉冲同步叠加设计[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(09): 27095003. doi: 10.11884/HPLPB201527.095003
    [16] 赵敏, 周星, 王庆国, 曲兆明, 杨清熙. 全固态快沿脉冲源功率合成的设计与分析[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(10): 27103232. doi: 10.11884/HPLPB201527.103232
    [17] 冯昱, 毛越波, 罗海云, 江伟华. 全固态高重复频率LTD的性能测试和特性分析[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30(04): 30045001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170417
    [18] 王兆华, 魏志义, 王鹏, 令维军, 田金荣, 张杰. 全固态kHz啁啾脉冲飞秒激光放大器[J]. 强激光与粒子束, 2005, 17(05s).
    [19] 游利兵, 程超, 方晓东. 全固态高压脉冲电源在半导体光刻光源中的应用[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31(04): 31040019. doi: 10.11884/HPLPB201931.190001
    [20] 梁步阁, 张光甫, 张伟军, 张伟, 吴锋涛, 李毅, 朱畅, 袁乃昌. 全固态高稳定度纳秒脉冲源的相干合成技术[J]. 强激光与粒子束, 2006, 18(06).
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  35
  • HTML全文浏览量:  8
  • PDF下载量:  5
出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-23
  • 录用日期:  2019-06-20

新型全固态高压多电平波形发生器的研制

    作者简介: 姜松(1989-),男,博士,从事脉冲功率及低温等离子体应用技术;jecifer@163.com。
  • 上海理工大学 机械工程学院, 上海 200093
基金项目:  上海市扬帆项目(19YF1435000);国家自然科学基金青年项目(51707122)

摘要: 为得到在生物医疗、器件物理特性等研究方面所需的高压多电平技术,提出了一种新型全固态高压多电平发生器结构。对比传统结构,该结构以更少开关管数量实现相同电平输出,这不仅减少了发生器的整体体积,更节约了成本,优化了系统的电磁兼容。详细阐述了电路的结构设计、工作原理以及阻性负载和容性负载下的控制时序,搭建了一台最大输出11级电平试验样机,实验表明,该高压多电平发生器采用改进型控制时序能够有效消除预脉冲现象,工作频率2 kHz,电压最高幅值±2 kV,能够在阻性和容性负载下稳定工作。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回