[发明专利]全固态脉冲调制器

说明书

技术领域

本发明属于一种脉冲调制器，具体涉及一种全固态脉冲调制器。

背景技术

脉冲功率技术已在加速器、雷达发射机、安全检查、工业无损探伤等诸多领域有广泛的应用。作为其核心部分的脉冲调制器，过去多采用电子真空管作为开关器件的线型脉冲调制器，通常还需要采用高压脉冲变压器来完成给微波管供电。

目前这种体制的调制器虽然电路简单、成本低，但存在体积重量大、可靠性差、运行费用高、器件损耗大、驱动电路复杂、脉冲宽度不可调等诸多缺点。这些问题不仅影响了调制器的使用和维护，还严重影响了传统调制器技术的生命力，现已不能很好满足市场多变的发展需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种全固态脉冲调制器，以达到高效、高可靠、体积小、重量轻、运行费用低的系统需求，还可以满足某些需要脉冲宽度可以灵活调节的使用场合。

本发明的技术方案是：一种全固态脉冲调制器，包括充电电源、感应电压叠加器、高变比脉冲变压器、控制处理器和辅助电源，充电电源为感应电压叠加器提供输入电压，感应电压叠加器的输出端连接至高变比脉冲变压器的初级回路，控制处理器的输出信号分别接入充电电源、感应电压叠加器和高变比脉冲变压器；辅助电源连接至感应电压叠加器和高变比脉冲变压器；其特征在于：所述感应电压叠加器由调制模块组成，所述调制模块包括4个IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor；绝缘栅双极型晶体管）单元和一个具有单匝初级和单匝次级的脉冲变压器，4个IGBT单元并联驱动所述脉冲变压器，所述脉冲变压器的次级的输出脉冲电压接入所述高变比脉冲变压器的初级回路。

作为本方案的进一步改进：所述感应电压叠加器包括18个调制模块，18个调制模块的脉冲变压器次级串联，输出的脉冲电压接入所述高变比脉冲变压器的初级回路。

作为本方案的进一步改进：所述脉冲调制器还包括速调管，所述速调管分别与高变比脉冲变压器和辅助电源连接。

作为本方案的进一步改进：所述辅助电源包括灯丝电源和偏磁电源，所述灯丝电源连接至速调管，所述灯丝电源使用磁饱和变压器供电。

作为本方案的进一步改进：所述偏磁电源连接至感应电压叠加器和高变比脉冲变压器，所述偏磁电源的脉冲阻流圈放在高变比脉冲变压器中。

作为本方案的进一步改进：所述脉冲调制器还包括钛泵电源和磁场电源，低压状态下，钛泵电源为速调管提供真空高压，磁场电源为速调管聚焦线圈提供所需电流。

作为本方案的进一步改进：所述脉冲调制器还包括补偿模块，所述补偿模块包括两个调制模块。

本发明有如下积极效果：1）本发明采用IGBT代替传统的电子真空管，具有高效、高可靠、体积小、重量轻、运行费用低和脉冲宽度灵活可调的特点；2）补偿模块可以解决波形的顶降问题；3）采用感应电压叠加的方式，当有一个叠加单元损坏时仅使输出电压略有下降，不仅不会增大其它组件的输出功率，反而会使脉冲电流略有降低，不会造成连锁损坏反应。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

其中，1充电电源、2感应电压叠加器、3高变比脉冲变压器、4速调管、5辅助电源、6控制处理器、7钛泵电源、8磁场电源。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种全固态脉冲调制器，包括配电系统、充电电源、感应电压叠加器、高变比脉冲变压器、辅助电源、控制处理器、钛泵电源和磁场电源；工作原理图见图1。

配电系统分别配电到控制处理器、辅助电源、钛泵电源和磁场电源。低压状态下，钛泵电源为速调管系统提供真空高压；磁场电源为其提供聚焦线圈所需电流。在控制处理器的控制下，配电部分送出电源到充电电源，在感应电压叠加器的作用下，将能量调制成窄脉冲传递给速调管系统。

配电系统主要由滤波器、断路器及其它辅助控制电路组成，为全固态脉冲调制器的各部分提供配电，该部分采用三相380V、50Hz/60Hz供电，电网波动要求在±10%以内。

充电电源由控制保护电路、全桥逆变谐振电路、高频变压器和整流电路组成，采用串联谐振恒流充电工作方式，为感应电压叠加器的储能电容提供稳定而精准的直流高压。电源开关频率设计为20kHz左右(谐振频率为40ＫＨｚ)。