Un módulo modulador Marx de estado sólido flexible basado en controladores de acoplamiento magnético discreto
Autores: Chen, Lei; Zhu, Caihui; Zheng, Jiaming; Qiu, Jian; Zhao, Hui; Liu, Kefu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un módulo modulador Marx de estado sólido flexible basado en controladores de acoplamiento magnético discreto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Desarrollo
Generadores de pulso
Alta tensión
Nanosegundo
Estado sólido
Modulador
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Con la creciente y profunda aplicación de generadores de pulsos de estado sólido de nanosegundos de alto voltaje en campos biológicos, industriales y ambientales, el desarrollo de los generadores de pulsos existentes enfrenta muchos desafíos, como formas de pulso fijas, el uso de fuentes de alimentación de controladores aislados, menor densidad de potencia y rendimiento eléctrico de salida limitado. Por lo tanto, se propone un nuevo modulador Marx de estado sólido modular de nanosegundos de alta frecuencia (SSMM) basado en controladores de compuerta de acoplamiento magnético discreto. El voltaje de compuerta de los dos MOSFET puede sincronizarse rápidamente a una alta frecuencia de repetición para lograr un voltaje de compuerta controlado en amplitud en 100 ns. La viabilidad del controlador fue verificada mediante simulación PSpice y pruebas de prototipos. Además, se propone una estructura de módulo SSMM apilable (SM) para resolver el problema de interferencia en modo común conducida a través del controlador, lo que mejora la reutilización, escalabilidad y redundancia de los moduladores. Los parámetros característicos del SM de 14 etapas desarrollado son los siguientes: una amplitud de voltaje de salida de 5.45 kV con un ancho de 100 ns a 50 ms, un tiempo de subida mínimo de aproximadamente 18 ns y una frecuencia de repetición continua de 100 kHz. El SM tiene la capacidad de cambiar la forma del pulso, y la frecuencia del pulso puede alcanzar los 2.8 MHz dentro de la ráfaga.
Descripción
Con la creciente y profunda aplicación de generadores de pulsos de estado sólido de nanosegundos de alto voltaje en campos biológicos, industriales y ambientales, el desarrollo de los generadores de pulsos existentes enfrenta muchos desafíos, como formas de pulso fijas, el uso de fuentes de alimentación de controladores aislados, menor densidad de potencia y rendimiento eléctrico de salida limitado. Por lo tanto, se propone un nuevo modulador Marx de estado sólido modular de nanosegundos de alta frecuencia (SSMM) basado en controladores de compuerta de acoplamiento magnético discreto. El voltaje de compuerta de los dos MOSFET puede sincronizarse rápidamente a una alta frecuencia de repetición para lograr un voltaje de compuerta controlado en amplitud en 100 ns. La viabilidad del controlador fue verificada mediante simulación PSpice y pruebas de prototipos. Además, se propone una estructura de módulo SSMM apilable (SM) para resolver el problema de interferencia en modo común conducida a través del controlador, lo que mejora la reutilización, escalabilidad y redundancia de los moduladores. Los parámetros característicos del SM de 14 etapas desarrollado son los siguientes: una amplitud de voltaje de salida de 5.45 kV con un ancho de 100 ns a 50 ms, un tiempo de subida mínimo de aproximadamente 18 ns y una frecuencia de repetición continua de 100 kHz. El SM tiene la capacidad de cambiar la forma del pulso, y la frecuencia del pulso puede alcanzar los 2.8 MHz dentro de la ráfaga.