[實用新型]全固態調制器模塊化組件

無效

• 申請號: 201020512759.5
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN201774509U
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 錢錳;劉超;楊景紅;廖源
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08;H03K5/01
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及一種全固態調制器模塊化組件，屬于超大功率全固態調制器領域。

背景技術

高功率發射機的調制器是發射機的核心部分，它直接關系到發射機的性能。現代武器裝備、高功率雷達和高功率微波武器技術對發射技術提出了更高的功率要求，當發射機輸出功率達幾十甚至百兆瓦時，調制器往往要求輸出功率達幾百MW以上；這樣的大功率、高電壓的調制器，長期以來由于器件的原因，傳統技術是使用電子管作為開關，輸出電壓高時采用脈沖變壓器進行升壓。這樣的調制器電路較為復雜，調制管需要燈絲、偏壓、簾柵、預調器、撬棒等輔助電源和電路，體積龐大。調制管的燈絲功率和板極損耗都較大，整個調制器的效率較低，必須采用水冷，另外調制管還存在易打火和壽命較短等問題。因此采用這種技術研制出的發射機體積大、重量重、效率差、壽命短、可靠性低，已成為嚴重制約設備性能的因素之一。

近年來，隨著高壓大功率半導體開關器件的發展，在高功率脈沖調制領域，使用固態開關及新型磁性材料進行設計已成為發展的趨勢，全固態脈沖調制器越來越多的應用在雷達和高能、高功率設備中。研制新型全固態調制器系統一直是雷達發射機、高功率設備、高能加速器等高功率領域的重點發展方向。

在全固態調制器中，需要大量的開關器件(如IGBT、MOSFET等)進行串、并組合應用。常見是開關直接串聯形式，這種形式要求對所有觸發電路及其電源和控制電路進行絕緣設計，當達到上百兆瓦量級時，高電位絕緣和隔離實現難度較大；同時同步性要求很高，上百個開關器件實現均壓和激勵同步難度大，不易實現全部模塊化設計，在超大功率場合應用設計復雜，工程難度較高。

實用新型內容

所要解決的技術問題：

針對以上不足本實用新型提供了一種電路拓撲結構簡單，耦合疊加輸出形式靈活，易于實現模塊化，工程實現難度小，能夠大大降低超大功率調制器的絕緣設計難度，減小回路的分布電感和漏感參數，改善輸出調制脈沖波形，電路電磁干擾小，開關器件導通和關斷同步要求低，單組件電壓輸出可以達到2kV，電流3.5kA的全固態調制器模塊化組件。

技術方案：

一種全固態調制器模塊化組件，包括由兩個完成對稱相同的子電路和磁環變壓器T；兩個完成對稱相同的子電路都連接磁環變壓器T的初級，變壓器T的次級耦合輸出；所述子電路包括直流電源E1、充電電阻R1、儲能電容C1、大功率IGBT開關模塊Q1，電阻R3、電容C3、二極管V1、電容C5、輔助電源E3、電感L1；充電電阻R1一端連接在直流電源E1的正極，另一端連接在第一連接點；大功率IGBT開關模塊Q1一端連接在直流電源E1的負極，另一端連接在第一連接點；電阻R3與電容C3串聯后都與大功率IGBT開關模塊Q1并聯；儲能電容C1一端連接在第一連接點，另一端連接在第二連接點；二極管V1與電容C5串聯后一端連接在連接點，另一端與直流電源E1的負極相連；輔助電源E3與電感L1串聯后一端連接在連接點，另一端與直流電源E1的負極相連。

有益效果：

本實用新型的初級電路簡單，所有模塊開關電流相同，便于模塊化、組件化設計，可維護性好；創新性的采用磁環變壓器耦合輸出拓撲結構，采用組件一體化結構設計，可適應不同的工作平臺；通過組件耦合疊加可以達到很高的電壓量級，實現100kV甚至更高電壓輸出，滿足微波武器、高高功率雷達對發射設備的要求；調制開關及其觸發電路的參考電平均為零電平，以低電壓電源觸發，絕緣設計非常容易實現；組件對開關器件導通一致性無嚴格要求，電磁干擾小；通過仿真優化電性能參數和結構設計，降低了組件分布參數，脈沖上升下降較快，脈沖寬度可調，解決超大電流傳輸和波形控制關鍵技術；采用低損耗特殊介質的固態電容器，解決了超大電流輸出和壽命問題；新型同步觸發與IGBT觸發技術，結合實際電路參數，建立大功率IGBT動態特性模型，研制出多組件同步觸發器，可同時觸發多達60路組件，同步性好，觸發功率大，抗干擾性能好，具有過流保護監測，可靠性高。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細地說明。

如圖1所示，本全固態調制器模塊化組件包括由兩個完成對稱相同的子電路和磁環變壓器T；兩個完成對稱相同的子電路都連接磁環變壓器T的初級，變壓器T的次級耦合輸出，電壓輸出可以達到2kV，電流3.5kA。

所述子電路包括直流電源E1、充電電阻R1、儲能電容C1、大功率IGBT開關模塊Q1，電阻R3、電容C3、二極管V1、電容C5、輔助電源E3、電感L1；