MARX电路

饶俊峰
上海理工大学 2013-10-13
报告内容
1 2 3 教学方案与设计思路 何为MARX发生器 传统与固态MARX发生器
4
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工作过程及特点
实验成果
教学方案与设计思路
• 对象：有一定电力电子、高电压技术专业 基础的学生 • 目标：对固态Marx电路有一定的了解 • 思路：传统Marx与全固态Marx对比、充电 过程、放电过程、不同拓扑结构，实验参 数
• 命名 • 定义 • 精髓
PART I
何为MARX发生器
MARX
R
T T AC AC
德国科学家Marx在1925年发明的“电 容并联充电，串联放电，实现高压输出 的电路”。
R
R
发生器
R
R
R
R
R3
R
1
R
R
R
VDC
s
C
s
C C
s
C
s s
C
C
C
C
s s
R
C
CC
s
C
R
0 R
R
R
R 2
RLoad
R
R 4
• 寿命长
• 脉宽不可调
• 低频 • 电极烧蚀 • 体积大
• 体积小
• 稳定
• 电压电流等级低
（百kV，kA）
• 充电 • 放电 • 特点
PART III 工作过程及特点
直流充电
L VDC D1a D2a Dna C1 S1 D1 C2 S2 D2 Cn
限流电感
Sn Dn
负载
半导体开关控制
D1 VDC Sd1 C1 Sd2 D2 C2 Sdn Dn Cn
负 载
Sc1
Sc2
Scn
隔离充电
变压器
RBn Cn Trn + Sdn Dn Trn RBn Cn + Sdn Dn
高频 交流 电源
RB2 C2 Tr2
+
Sd2 D2
负 载
高频 交流 电源
RB2 Tr2 C2 +
Sd2 D2
负 载
RB1 C1 Tr1
+
Sd1 D1 Tr1
RB1 C1 +
Sd1 D1
R
R
R
Load
Load
• 区别 • 优缺点
PART II
传统与固态MARX发生器
区别
• 火花隙开关 • 场畸变开关 • • • • • IGBT MOSFET GTO SCR ……
传统型
固态型
优缺点
传统型
• 触发简单 • 电压等级高（MV） • 通流能力强（百kA）
固态型
• 脉宽可调
• 高频率（104Hz，MHz）
传统型固态型优缺点传统型触发简单电压等级高mv通流能力强百ka脉宽不可调低频电极烧蚀体积大固态型脉宽可调高频率104hzmhz寿命长体积小稳定电压电流等级低百kvka工作过程及特点partiii充电放电特点限流电感直流充电半导体开关控制变压器隔离充电隔离充电特点当某级开关触发失败不影响其它级工作
固态MARX发生器
PART IV
实验成果
固态 MARX
电气参数
• 电压：
• 电流：
2kV~150kV
400A
• 频率：
• 脉宽：
21kHz
200ns~数us 20ns
• 上升沿：
Question？
谢谢大家！
隔离充电
RBn Cn Trn + Sdn Dn Trn
RB
高频 交流 电源
RB2 C2 Tr2
+
Sd2 D2
负 载
高频 交流 电源
RB Tr2
RB1 C1 Tr1
+
Sd1 D1 Tr1
RB
特点 D1 C2 S2 D2 Cn Sn Dn
负载
• 当某级开关触发失败，不影响其它级工作。 • 开关触发同步性要求低。