專利名稱：大功率高精度脈沖電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大功率高精度脈沖電源。
背景技術：
目前一般大功率脈沖電源是通過LC諧振輸出，電路調整復雜，而且脈沖輸出波形很難根據實際需要進行調整。
發明的內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，采用簡單的電路拓撲結構及其控制原理，提供一種大功率高精度脈沖電源，從而實現大功率高精度脈沖電流輸出，輸出脈沖可根據工作需要達到任意調整的目的。
本實用新型的目的可通過以下措施來實現一種大功率高精度脈沖電源，是由整流變壓器、三相整流橋、LC儲能電路、IGBT功率模塊、過壓保護電路、負載、驅動器、高速調節器組成。電網通過整流變壓器和三相整流橋與LC儲能電路連接。LC儲能電路C1的正極經保護電路輸出到負載，C1的負端連接均流電阻R1和R2及V1和V2兩只并聯IGBT功率模塊，功率模塊的正端經過壓保護電路，然后通過直流電流傳感器DCCT輸出至負載；高速調節器及推挽式的晶體管功率驅動器經兩只平衡電阻R4和R5連接到IGBT模塊V1和V2的柵極。
并聯V1、V2采用的是兩只1200A/3300V的IGBT大功率管，R1、R2的阻值＜40微歐。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、主回路結構簡清晰。電流控制調節簡單。
2、改變了傳統的IGBT開關工作模式。在傳統的電源中，IGBT作為開關功率器件而廣泛應用。在本電源中有效地利用了IGBT的線性區，控制電流輸出。
3、IGBT線性控制可以根據要求實現快脈沖電流輸出。
4、簡單而又可靠的過壓保護方式可以保護IGBT的安全工作，過壓保護采用快速可控硅，通過無源器件直接檢測電源輸出電壓，超過設定值時可控制自動導通，這種保護方式即便在系統失電的情況下，也能有效地保護電源的安全。
5、簡單的電容儲能方式可以保證電源在大功率脈沖輸出時不造成對電網的沖擊，大容量的電容可以保證電源快脈沖輸出所需要的能量，同時，電網通過變壓器及整流橋不斷地給電容補充能量。電感L1可以保證補充能量時電網電流的恒定。有效地降低了脈沖電源對電網的干擾。
6、電源動態響應速度快。IGBT功率模塊本身就是一種快速的功率器件，所以才被廣泛應用于開關電源，其開通和關斷時間都在1微秒左右，所以作為現性的脈沖電源，響應速度是非常快的。
7、工作可靠性高。因為電路結構簡單，同時，IGBT又工作在線性區，大大降低了對功率器件的電流電壓沖擊，提高了電源的可靠性。
8、電流輸出精度高。高速調節器及推挽式的晶體管功率驅動器及高速的大功率IGBT保證了電源的高精度輸出。
9、電磁兼容性好。由于IGBT的現性工作，完全消除了普通IGBT開關電源電磁干擾。
10、增加前級整流變壓器和整流橋的容量后，電源可以實現高精度寬范圍的大直流電流輸出。
圖1為本實用新型電路示意圖具體實施方式
電網A、B、C為三相380伏交流輸入，經過整流變壓器1及整流橋2與LC儲能電路3連接，L主要用來保證整流橋輸出電流的連續穩定，C1主要用來儲存電能，以保證脈沖電流與輸出需要的能量。LC儲能電路C1的正極經過壓保護電路5輸出到負載6，負端6連接均流電阻R1和R2及V1和V2兩只大功率的IGBT模塊4。R1和R2其阻值小于40微歐，保證IGBT功率模塊4在并聯線性的輸出的平衡。IGBT功率模塊4的正端經過壓保護單元5，然后通過直流電流傳感器DCCT輸出至負載6；高速調節器8及推挽式的晶體管功率驅動器7經兩只平衡電阻R4和R5連接到IGBT模塊V1和V2的柵極。
電源給定端一個快脈沖電流波形，同時通過DCCT檢測電源的輸出電流，并把電流值反饋到高速調節器8，通過高速調節器8進行運算調節，然后將信號送到高速線性驅動器7，線性驅動器7將信號進行功率放大后輸出去驅動V1和V2兩只IGBT大功率管。
IGBT線性控制可以根據要求實現快脈沖電流輸出。IGBT可以承受短時間的過流，但是超過標稱值的尖峰電壓立即會損壞IGBT，由于負載為感性時，在脈沖下降或者在脈沖過程中的失控，可能會產生很高的尖峰電壓，所以輸出嵌壓及快速能量泄放環節非常重要。在電源正常運行中，一般采用兩只1200A/3300V的IGBT并聯工作，該電源可以輸出0-3300A的脈沖電流，脈沖寬度為3ms，脈沖頻率為30Hz。其中脈沖上升時間為2.5，平頂時間小于0.5ms，下降時間小于0.1ms，脈沖下降的線性跟蹤誤差好于2％。在電流下降段，電源輸出端電壓為-1600V(對L＝15μH的感性負載)。
在實驗電源中，高速線性驅動器的輸出功率為250W，以保證高速線性驅動器的輸出功率，以驅動IGBT大功率模塊可靠運行。
權利要求1.一種大功率高精度脈沖電源，是由整流變壓器(1)、三相整流橋(2)、LC儲能電路(3)、IGBT功率模塊(4)、過壓保護電路(5)、負載(6)、驅動器(7)、高速調節器(8)組成。電網通過整流變壓器(1)和三相整流橋(2)與LC儲能電路(3)連接。其特征在于LC儲能電路(3)C1的正極經過壓保護電路(5)輸出到負載(6)，C1的負端連接均流電阻R1和R2及V1和V2兩只并聯IGBT功率模塊(4)，功率模塊(4)的正端經過壓保護電路(5)，然后通過直流電流傳感器DCCT輸出至負載(6)；高速調節器(8)及推挽式的晶體管功率驅動器(7)經兩只平衡電阻R4和R5連接到IGBT模塊V1和V2的柵極。
2.按照權利要求1所述的一種大功率高精度脈沖電源，其特征在于V1、V2采用的是兩只1200A/3300V的IGBT功率管，R1、R2的阻值＜40微歐。
專利摘要本實用新型公開一種大功率高精度脈沖電源，是將主電路的結構和IGBT線性控制方式結合起，將大電流耐高壓的開關功率器件應用在線性工作區。這種結構可以實現大電流高電壓的脈沖工作模式，可以實現高速大中流脈沖輸出，可以實現脈沖輸出波形的調整。本實用新型有良好的線性跟蹤特性，也可用于高精度寬范圍電流輸出。其具有控制簡單，不容易振蕩、電磁兼容性好、電源動態響應速度快，工作可靠性高等優點。
文檔編號H03K3/00GK2622933SQ0321897
公開日2004年6月30日 申請日期2003年4月29日 優先權日2003年4月29日
發明者周忠祖, 魏殿忠, 高大慶, 夏佳文, 高亞林 申請人:中國科學院近代物理研究所