[發明專利]固態調制器的控制方法

有效

• 申請號: 202010184229.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111355474B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周英懷;杜輝;鄧長春;常雙權
• 申請（專利權）人: 四川英杰電氣股份有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K7/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 董艷芳

一種固態調制器的控制方法，采用固態開關在線性區的阻抗特性，通過改變固態開關在線性區的工作點，和/或改變固態開關由線性區轉換為飽和區的轉換時刻，實現脈沖輸出波形的調整；具體是對固態開關施加不同的柵極信號(電壓)，調節柵極信號幅值改變固態開關在線性區的工作點和阻抗，增大或減小不同柵極信號的轉換時刻，實現固態開關由線性區轉換為飽和區的調節。本發明的固態調制器的電路簡單、控制簡單，且輸出電流的平頂效果好，解決了固態調制器在帶磁控管、速調管負載時，脈沖電流波形下降或過沖或振蕩的問題；本方法適用于單一脈沖輸出或雙能脈沖輸出的波形調節，能有效解決雙能脈沖交替輸出時脈沖電流波形無法同時調平的問題。

技術領域

本發明涉及固態調制器技術領域，具體涉及一種固態調制器的控制方法。

背景技術

固態調制器一般是指通過具有可開通、可關斷功能的功率半導體器件(如IGBT和功率MOSFET)串聯或者并聯組成的固態開關直接產生高壓脈沖的脈沖電源。固態調制器要求輸出脈沖功率非常大，其輸出脈沖波形的平頂度和過沖保護是固態調制器的重要技術指標之一，對后級應用有著重要影響。眾所周知，脈沖磁控管是非線性器件，其電氣特性類似于二極管，即存在明顯的閾值電壓Ut，當磁控管陽極電壓小于閾值電壓Ut時，磁控管的阻抗近似無窮大，電流很小且變化緩慢，Ut一般不低于工作電壓的90％。當磁控管的陽極電壓超過閾值電壓后，電壓變化單調上升時，電流變化十分迅速，在脈沖電壓超過磁控管陽極閾值電壓后的脈沖平頂階段，磁控管的電流幅度及波動受磁控管的靜態電阻和動態電阻共同決定。很難在磁控管負載上獲得比較理想的電流波形。

現有專利(CN107070179A一種脈沖變壓器的頂沖消除電路及其頂沖消除方法)，是基于多組脈沖單元電路并聯，運用半導體功率器件的相對開通或者關斷特性，采用調節各脈沖單元電路的單獨開啟及時延，實現脈沖變壓器后輸出脈沖電壓波形的頂部高平坦度。其存在脈沖單元電路多、功率器件邏輯控制復雜、脈沖變壓器制造復雜、成本高等不足之處。

發明內容

本發明的目的在于針對背景技術中存在的不足，提供一種固態調制器的控制方法，通過運用固態開關工作特性和工作特性變化來調整固態調制器負載上的脈沖電壓電流波形，使固態調制器輸出更容易滿足負載應用需要。

一種固態調制器主要包括直流電源、儲能單元、固態開關，所述直流電源的輸出端并聯有儲能單元或固態開關，且所述直流電源的輸出端經固態開關或儲能單元連接至脈沖變壓器/和或負載，所述儲能單元為儲能電容，所述負載為磁控管或調速管。一種固態調制器的控制方法，通過所述直流電源為儲能單元充電，通過控制固態開關的運行狀態來釋放儲能單元的能量，以實現脈沖輸出；所述固態開關依據其在線性區的阻抗特性，通過改變固態開關在線性區的工作點，和/或改變固態開關由線性區轉換為飽和區的轉換時刻，實現脈沖輸出波形的調整。

所述固態開關先由截止區進入線性區，再根據不同脈沖輸出波形需要，通過改變固態開關在線性區的工作點和由線性區轉換為飽和區的轉換時刻，結合固態開關的阻抗變化特性來減緩輸出電流變化斜率實現對脈沖輸出波形的調整。

上述固態開關運行狀態的控制方法和步驟如下：第一，在直流電源對儲能單元充電后，對固態開關施加柵極信號KU1，使固態開關工作于飽和區，并產生脈沖電流I1，用于固態調制器的負載匹配；第二，在需要降低脈沖電流I1至I2時，先對固態開關施加幅值小于柵極信號KU1的柵極信號KU2，使固態開關進入線性區工作；在脈沖電流接近I2時，使固態開關的柵極信號增加為KU1，使固態開關由線性區轉換為飽和區，進而使脈沖電流增加并保持在I2，持續為負載提供能量；第三，在需關斷固態調制器輸出能量時，先關閉固態開關的柵極信號，使固態開關由飽和區迅速經過線性區到達其截止區，實現固態開關的關斷。

上述柵極信號KU1與柵極信號KU2的施加時間能根據負載調節，即可以增大或減小柵極信號KU1與柵極信號KU2的轉換時刻，實現固態開關由線性區轉換為飽和區的調節。