摘要：随着高压纳秒固态脉冲发生器在生物、工业和环境等领域的应用日益广泛和深入,脉冲波形、电压幅值、脉冲持续时间、脉冲重复频率等参数已成为特定脉冲功率应用所需的基本可控变量。为了进一步减小电源的体积、降低成本,提出一款以正极性Marx为主电路、多个脉冲变压器为核心驱动器、具有纳秒级前沿高重复频率的高压纳秒脉冲调制器。提出的驱动器结构紧凑,无需提供多路隔离供电的驱动电源,可以在高重复频率下实现两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的栅极电压快速同步上升和下降,获得百纳秒以内、幅值可控的栅极驱动电压。不仅最大脉宽不受磁芯饱和的限制,而且负偏置电压使开关管可控关断,同时在一定程度上避免了电流流过MOSFET米勒电容而引起的寄生导通,提高了电路工作的可靠性。此外,研究了不同匝数和磁芯材料对驱动波形的影响。搭建了一台14级脉冲调制器样机,测试结果表明,基于该驱动器下的调制器输出电压和脉宽都连续可调,具有改变脉冲轮廓的能力,最大输出电压可达5.5 kV,脉宽调节范围为100 ns~50 ms,最小上升时间约18 ns,重复频率为100 kHz。

摘要：为推动固态Marx发生器技术的研究和发展,介绍了近年来国内外学术界对固态Marx发生器技术的研究现状,重点分析了固态Marx发生器涉及的隔离充电技术、陡化技术以及负载能力等关键技术问题,并展望了其未来发展的趋势。固态Marx发生器的固态开关采用独立触发方式,每个开关可分别控制开通和关断,具有多参数特制、高频化、寿命长3方面的突出技术优势。通过采用隔离充电方式,可以实现低压充电电源和高压脉冲输出之间的电气隔离;通过陡化技术,可以实现数十ns脉冲上升沿输出;结合特定设计,固态Marx发生器可适用于驱动电阻、电容、电感以及它们的组合型非线性负载,在一定范围内调制出需要的电压、电流波形,具有较大的灵活性。伴随着半导体开关器件以及电力电子技术水平的发展,固态Marx发生器将向小型化、集成化和模块化方向发展,满足脉冲功率技术未来不断提高的应用需求。

摘要：设计了一台峰值功率为 5 0MW的两相 4极被动补偿脉冲发电机 ,采用无槽绕组、端部屏蔽等关键技术 ,并利用补偿电机放电等效电路仿真驱动电热化学炮的脉冲电流波形 ,分析了影响电流波形的因素并提出用改变触发角和串电感调波的优化波形方法 ,为下一步电机的研制及放电系统试验提供参考。

摘要：设计了一种基于全固态MOSFET半导体开关器件的Marx脉冲发生器。充电回路用快恢复二极管代替充电电阻,减小了充电部分功率损耗;将主电路和驱动电路集成在一起,采用自取电模式给驱动电路供电;由光纤传输驱动信号,抑制了放电回路对触发信号的干扰;采用顺/逆时针方向环形分布的紧凑型拓扑结构,不仅减小了回路电感,而且实现了脉冲发生器的小型化与模块化。所设计的Marx发生器充电部分仅需提供900V低压,用180级单元串联,获得最高幅值为150kV、脉宽1～5μs可调的高压快脉冲,前沿控制在500ns以内。利用该脉冲发生器在50kΩ电阻和5pF电容并联的等效负载上进行了一系列实验;比较分析了脉冲发生器工作过程中影响脉冲上升沿的几个主要因素,包括回路电感、MOSFET驱动电压及主回路分布电容等,并讨论了提升脉冲前沿的技术措施。

摘要：为满足直线变压器驱动源(LTD)中大规模开关同步触发的技术需求,提出了一种采用逆LTD结构、基于感应变压器原理的多路LTD开关同步触发技术(LTD-trigger)。它的工作原理类似若干个串联工作的脉冲变压器,即初级输入一个高压快脉冲,通过脉冲变压器的感应耦合后在次级输出多路的同步触发脉冲,且能够与LTD中的气体开关形成很好的对应关系。与传统的触发技术相比,LTD-trigger的同轴结构有效地减小了触发脉冲的延时与抖动,并且通过合理设计,能够满足LTD模块对于同步触发的要求。分析了LTD-trigger的工作原理,建立了电路模型和仿真模型,通过仿真结果和一些故障模式分析,结合已开展的初步实验结果,验证了同步触发技术的可行性。

摘要：储能密度越高,单台容量越大,电容器的损坏对电容器本身以及电源系统其他设备造成的损失越大,为此,对常规铜丝保护方法存在的问题进行了分析,提出了快速限流熔断器保护技术来进行电容器的保护,以及熔断器熔丝截面直径、长度等设计与选取的方法.以高功率激光聚变电源的一个单元模块电容器保护为实例,用Pspice仿真的方法对熔丝直径过载系数的选取进行了详细的分析,并进行了试验研究,试验研究的结果验正了熔断器参设计方法和优化分析的正确性,该研究的成果已在实际激光聚变脉冲电源系统中得到了应用.

摘要：为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。

摘要：提出在典型一阶磁脉冲压缩电路的基础上,测取磁芯在实际工作条件下的动态磁滞回线和饱和磁导率等磁参数,再根据所获得的动态参数指导磁开关设计,进行一阶磁压缩实验。实验选取国内外被广泛应用的非晶磁芯和纳米晶磁芯进行测试,根据实测动态磁参数设计磁开关。实测结果表明:用国产非晶磁芯做磁开关可得到上升沿73ns、电压幅值28.3kV、半高宽为503ns的脉冲,用日本产的纳米晶磁芯做磁开关可得到上升沿30ns、电压幅值28.4kV、半高宽为193ns的脉冲。

摘要：基于固态Marx叠加器结构,提出了一种使用电感作为储能元件的新型电流源设计。为此改变了固态Marx叠加器的基本单元结构,阐述了设计原理,给出了控制方式,并进行实验验证了其可行性。此电流源能够产生拥有良好平顶、快速上升沿和下降沿的窄电流脉冲,且不受一定范围内变化的电阻负载的影响;同时本电源还具有控制方式简单、运行可靠等特点。

摘要：基于馈线结构,分析了影响馈线带宽特性的两个关键因素——谐振和高次模。通过测量馈线的时域阻抗和脉冲频谱范围内的S参数,详细研究了它们的影响并进行了实验验证,测试结果表明:馈线周期性阻抗不均匀经傅里叶变换可分解成两个谐波分量,它们导致电压驻波比曲线出现谐振峰。馈线不连续结构激励出TE11和TE21高次模,它们在传输损耗曲线上引起损耗峰。馈线-3dB带宽由一次谐波分量产生的谐振峰决定,但仍能匹配脉冲频谱的主瓣宽度。最后,根据测试结果,对馈线后续优化设计提出了相应的改进措施。