[发明专利]基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源

权利要求书

1.一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于，包括主电路和控制单元；其中：

1）主电路：包括50kV高压直流电源、储能电容、64个IGBT串联电路、64个IGBT缓冲电路和处理室；50kV高压直流电源与储能电容并联，其正极与64个IGBT串联电路的一端相连，64个IGBT串联电路的另一端与处理室的一端相连，处理室的另一端与50kV高压直流电源的负极相连；64个IGBT串联电路与64个IGBT缓冲电路相连；

2）控制单元：包括全桥整流电路、滤波电路、65个反激变换电路、DSP系统、PWM放大电路、IGBT开关电路、64个M57962L串联电路和IGBT保护电路；220V交流电依次与全桥整流电路、滤波电路相连，滤波电路分别与IGBT开关电路、65个反激变换电路相连；DSP系统发出的PWM信号依次与PWM放大电路、IGBT开关电路、64个M57962L串联电路、64个IGBT串联电路相连；64个M57962L串联电路经IGBT保护电路与DSP系统相连；65个反激变换电路分别与PWM放大电路和64个M57962L串联电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于：所述的主电路中的64个IGBT串联电路中的IGBTQ2~Q65型号均为IGW60T120，第一个IGBT的集电极与50kV高压直流电源的正极相连，第一个IGBT的发射极与第二个IGBT的集电极相连，前一个IGBT的发射极与后一个IGBT的集电极相连，第64个IGBT的发射极与处理室相连，处理室装有待杀菌的液态食品；每个IGBT器件都设有RCD缓冲电路，分别与相应IGBT的集电极和发射极相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于：所述的控制单元中的全桥整流电路由四个整流二极管D1～D4组成，再接到滤波电路；滤波电路由两个并联的电解电容C5和C6组成；电解电容C5和C6的正极经电阻R4与型号为IGW60T120的IGBTQ1的集电极相连；PWM放大电路由型号为TLP250的光耦U1、型号为2SD718的NPN型三极管S1和型号为2SB668的PNP型三极管S2组成；DSP系统输出的PWM信号经电阻R1与光耦U1的2脚相连，光耦U1的6脚经电阻R2与三极管S1、S2的基极相连，三极管S1的集电极与光耦的8脚相连，并与+15V供电电源相连，三极管S2的集电极与光耦U1的5脚相连，并通过稳压管VS3与-15V供电电源相连，三极管S1的发射极与三极管S2的发射极相连，并经电阻R3与IGBTQ1的栅极相连，IGBTQ1的栅极和发射极间还连接由稳压管VS1、VS2组成的限幅器。

4.根据权利要求1所述的一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于：所述的控制单元中的64个M57962L串联电路由64个型号均为M57962L的IGBT驱动芯片U2~U65及其外围电路组成；IGBTQ1发射极输出的信号作为64个M57962L串联电路的输入信号，与驱动芯片U2的14脚相连，驱动芯片U2的13脚与驱动芯片U3的14脚相连，前一个驱动芯片的13脚与后一个驱动芯片的14脚相连，驱动芯片U65的13脚与电解电容的负极相连；每个驱动芯片的4脚都与+15V供电电源相连，并通过限流电阻与型号为TLP521-1的相应光耦的1脚相连，光耦的2脚与驱动芯片的8脚相连，驱动芯片的6脚通过稳压管与-15V供电电源相连；每个驱动芯片M57962L都有三个输出端，第一个输出端是M57962L的1脚，通过稳压管和二极管与相应的IGBT的集电极相连，第二个输出端是M57962L的5脚，通过栅极电阻与相应的IGBT的栅极相连，第三个输出端是M57962L的+15V、-15V供电电源的共地端，与相应的IGBT的发射极相连；每个IGBT的栅极和发射极间都连接由两个稳压管组成的限幅器。

5.根据权利要求1所述的一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于：所述的控制单元中的65个反激变换电路具有相同的电路结构，包括高频变压器、型号为IRF840的MOSFET开关管、型号为UC3844的控制芯片、由型号为PC817的光耦和由型号为TL431的可调式精密并联稳压器组成的反馈控制电路；65个反激变换电路分别输出65个+15V和65个-15V的直流电压，分别作为光耦TLP250和64个驱动芯片M57962L的供电电源。

6.根据权利要求1所述的一种基于IGBT串联的固体开关式高压脉冲电源，其特征在于：所述的控制单元中的IGBT保护电路包括9个型号均为74HC4078的或门芯片U132~U140、型号为FOD260L的光耦U141、由电阻R273和稳压管VS261构成的电平转换器；每个IGBT的故障信号由型号为TLP521-1的相应光耦的3脚输出，64个串联IGBT的故障信号分别为Out1~Out64，分别作为或门芯片U132~U139的输入信号，或门芯片U132~U139的输出信号分别作为或门芯片U140的输入信号，或门芯片U140的输出信号经电阻R274与光耦U141的2脚相连，光耦U141的6脚的输出信号与DSP系统相连。