[实用新型]全固态调制器模块化组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全固态调制器模块化组件，属于超大功率全固态调制器领域。

背景技术

高功率发射机的调制器是发射机的核心部分，它直接关系到发射机的性能。现代武器装备、高功率雷达和高功率微波武器技术对发射技术提出了更高的功率要求，当发射机输出功率达几十甚至百兆瓦时，调制器往往要求输出功率达几百MW以上；这样的大功率、高电压的调制器，长期以来由于器件的原因，传统技术是使用电子管作为开关，输出电压高时采用脉冲变压器进行升压。这样的调制器电路较为复杂，调制管需要灯丝、偏压、帘栅、预调器、撬棒等辅助电源和电路，体积庞大。调制管的灯丝功率和板极损耗都较大，整个调制器的效率较低，必须采用水冷，另外调制管还存在易打火和寿命较短等问题。因此采用这种技术研制出的发射机体积大、重量重、效率差、寿命短、可靠性低，已成为严重制约设备性能的因素之一。

近年来，随着高压大功率半导体开关器件的发展，在高功率脉冲调制领域，使用固态开关及新型磁性材料进行设计已成为发展的趋势，全固态脉冲调制器越来越多的应用在雷达和高能、高功率设备中。研制新型全固态调制器系统一直是雷达发射机、高功率设备、高能加速器等高功率领域的重点发展方向。

在全固态调制器中，需要大量的开关器件(如IGBT、MOSFET等)进行串、并组合应用。常见是开关直接串联形式，这种形式要求对所有触发电路及其电源和控制电路进行绝缘设计，当达到上百兆瓦量级时，高电位绝缘和隔离实现难度较大；同时同步性要求很高，上百个开关器件实现均压和激励同步难度大，不易实现全部模块化设计，在超大功率场合应用设计复杂，工程难度较高。

实用新型内容

所要解决的技术问题：

针对以上不足本实用新型提供了一种电路拓扑结构简单，耦合叠加输出形式灵活，易于实现模块化，工程实现难度小，能够大大降低超大功率调制器的绝缘设计难度，减小回路的分布电感和漏感参数，改善输出调制脉冲波形，电路电磁干扰小，开关器件导通和关断同步要求低，单组件电压输出可以达到2kV，电流3.5kA的全固态调制器模块化组件。

技术方案：

一种全固态调制器模块化组件，包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器T；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器T的初级，变压器T的次级耦合输出；所述子电路包括直流电源E1、充电电阻R1、储能电容C1、大功率IGBT开关模块Q1，电阻R3、电容C3、二极管V1、电容C5、辅助电源E3、电感L1；充电电阻R1一端连接在直流电源E1的正极，另一端连接在第一连接点；大功率IGBT开关模块Q1一端连接在直流电源E1的负极，另一端连接在第一连接点；电阻R3与电容C3串联后都与大功率IGBT开关模块Q1并联；储能电容C1一端连接在第一连接点，另一端连接在第二连接点；二极管V1与电容C5串联后一端连接在连接点，另一端与直流电源E1的负极相连；辅助电源E3与电感L1串联后一端连接在连接点，另一端与直流电源E1的负极相连。

有益效果：

本实用新型的初级电路简单，所有模块开关电流相同，便于模块化、组件化设计，可维护性好；创新性的采用磁环变压器耦合输出拓扑结构，采用组件一体化结构设计，可适应不同的工作平台；通过组件耦合叠加可以达到很高的电压量级，实现100kV甚至更高电压输出，满足微波武器、高高功率雷达对发射设备的要求；调制开关及其触发电路的参考电平均为零电平，以低电压电源触发，绝缘设计非常容易实现；组件对开关器件导通一致性无严格要求，电磁干扰小；通过仿真优化电性能参数和结构设计，降低了组件分布参数，脉冲上升下降较快，脉冲宽度可调，解决超大电流传输和波形控制关键技术；采用低损耗特殊介质的固态电容器，解决了超大电流输出和寿命问题；新型同步触发与IGBT触发技术，结合实际电路参数，建立大功率IGBT动态特性模型，研制出多组件同步触发器，可同时触发多达60路组件，同步性好，触发功率大，抗干扰性能好，具有过流保护监测，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

如图1所示，本全固态调制器模块化组件包括由两个完成对称相同的子电路和磁环变压器T；两个完成对称相同的子电路都连接磁环变压器T的初级，变压器T的次级耦合输出，电压输出可以达到2kV，电流3.5kA。

所述子电路包括直流电源E1、充电电阻R1、储能电容C1、大功率IGBT开关模块Q1，电阻R3、电容C3、二极管V1、电容C5、辅助电源E3、电感L1；