摘要：串联电感是储能型marx发生器区别普通marx的标志性参数之一,为完成一台储能型marx发生器的设计,介绍了采用部件累加法和传输线法计算储能型marx发生器串联电感,并根据实际电路的简化和电路等效方法以及计算结果,通过设计的模拟实际电路的短路实验求得了实际电感值。实验结果表明:部件法的计算结果比实际值小13%,传输线法的计算结果比实际值小5%,由此证明计算中对实际电路的简化和等效是成立的,该方法可供今后大型储能型marx发生器的设计参考。

摘要：提出并设计了一种marx发生器线路,将电路模拟和实验验证结果与传统的marx线路进行了比较,结果表明,所设计的线路通过保证marx后级开关上的过电压幅值,来保证开关可靠击穿并减小开关自击穿所需时间,从而减小marx发生器的抖动和增大工作范围。在此线路基础上,设计了一种用于直线感应加速器脉冲功率系统的marx发生器,该发生器采用正负双极性直流充电,使用低抖动的场畸变火花隙开关作为脉冲形成开关,最大储能16.87 kJ,最高输出电压450 kV,在一定工作状态下可以达到亚纳秒级的时间抖动。

摘要：为了解决固态marx发生器中IGBT驱动供电问题,提出了一种具有高电压隔离的多路供电电源设计,首先对IGBT开关驱动供电的需求进行了分析,提出了供电电源设计方法,采用直交直转换供电方式,隔离使用级联变压器与原边多匝变压器。经过多次试验,验证了该设计方法可行,最后介绍了电源悬浮供电的特殊工作模式与关键技术工艺,并给出了实验数据波形,结果说明该种结构的电源性能稳定,满足隔离供电的要求,并且有良好的应用前景。

摘要：为了解陡化前沿marx发生器单级放电回路中影响气体火花开关过电压的因素,在理论分析了过电压幅值后进行了实验研究。分析认为:消除级间元件的耦合电容与增大开关电极对地的分散电容是设计陡化前沿Ma-rx发生器的关键;10级陡化前沿marx发生器放电模型的计算分析表明,开关电极对地分散电容还应具备一定的数值才能实现快前沿高压脉冲的建立。基于以上分析设计制作的10级陡化前沿marx发生器充电40 kV时,在90Ω负载上得到了电压幅值约为210 kV,电流约为2.3 kA,脉冲前沿时间约为4 ns的高压脉冲,验证了分析的正确性。最后分析了发生器工作在SF6气体中分别采用电感隔离充电与电阻隔离充电时发生器输出脉冲波形的差异,并对陡化前沿marx发生器的进一步优化设计给出了一些实用的建议。

摘要：为满足新兴工业对中小储能功率脉冲电源日益增长的需求,设计了一种采用晶闸管作为主开关的marx发生器,它由脉动直流电源供电,增加晶闸管组合模块就可方便地扩展级数提高输出电压,晶闸管组合模块有对负载的单向、双向和续流3种放电工作模式。该设计改进了充电拓扑电路,并给出了充电电阻及其功率的计算方法,有效地避免了负载上的预脉冲,实现了各储能电容充电电流的一致,有效地抑制了环流和提高了充电效率。变负载放电特性分析表明,感性负载时减小电感的输出能使电流脉冲幅值提高、脉宽变窄,特性曲线为设计和用户的使用提供了依据;容性负载时储能电容的实际等效参数对小容量的电容放电参数有较大影响,有必要减小回路的总电感,以获取陡前沿电压脉冲和窄电流脉冲。感性及容性负载的实验放电波形与仿真结果比较相符。所设计的marx发生器在工业应用中既可用来产生较强脉冲磁场,又可用来产生放电等离子体。

摘要：通过分析六氟化硫气体在静态高电压和脉冲高电压作用下的绝缘特性对marx模块式开关结构和外筒尺寸进行了优化设计,着重优化设计了marx发生器中的两个关键绝缘部位——开关腔体结构和外金属筒与顶部电容绝缘距离,并通过数值模拟计算,分析了该区域的局部3维电场强度分布。结果表明:最大场强均小于六氟化硫的沿面闪络和电击穿场强阈值。对模块式开关腔和外筒尺寸进行优化得到的绝缘结构满足0.3 MPa下六氟化硫的绝缘要求。

摘要：设计一种紧凑型重复频率快前沿marx发生器,采用3.3nF陶瓷电容器作为储能电容,螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上建立了陡化前沿的输出电压波形。将电容器、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,整个marx发生器放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气或者六氟化硫气体来绝缘。在考虑开关电极分散电容、回路电感等因素基础上,利用自击穿火花开关模型建立了等效放电电路模型,并利用PSpice电路模拟软件进行了数值模拟。在理论分析的基础上,通过优化电路结构,完成了12级marx发生器的设计与研制。在50Ω电阻负载上获得了电压150kV、脉宽30ns、上升时间10ns的脉冲波形,marx发生器可60Hz重复频率运行,与模拟结果基本一致。

摘要：为了实现重频脉冲功率源小型化,研制了基于快marx发生器的紧凑型重频低阻抗脉冲驱动源。采用低功率电源(比如30 V电池)作为初始能源,重频高压充电电源集成大容量超级电容,可脱离外部电源重频对marx发生器充电至100 k V,结合对高压充电电源和脉冲触发源的同步控制,实现marx发生器的重频高功率多脉冲输出;marx发生器中采用薄膜脉冲电容器、小型化气体开关、电感隔离以及SF6气体绝缘等设计,最高建立电压800 k V、额定储能1.6 k J;高压充电电源和脉冲触发源采用真空灌封绝缘胶等紧凑设计,全系统集成后外形尺寸约0.9 m×0.45 m×0.45 m。在实验中获得了重复频率10 Hz、脉宽150 ns、峰值电压>400 k V、电流>21 k A的连续多脉冲输出,为研制更高性能的小型化重频脉冲驱动源奠定了基础。

摘要：高压脉冲功率技术在国防、绝缘材料、生物医学工程等领域具有广泛应用,为研究百纳秒脉冲电场对细胞产生的生物电学效应,设计了一种基于“背靠背”充电、混合式隔离的全固态marx百纳秒脉冲发生装置。该装置共5级,以MOSFET作为放电主开关,共包含9个电容及5个开关,减少了开关使用数量。每级模块包含2个电容及1个MOSFET开关,并采用电阻隔离的正极性回路和二极管隔离的负极性回路两部分分别对2个电容充电,实现“背靠背”式连接。采用Pspice软件验证了该拓扑结构的可行性。该百纳秒脉冲装置采用可编程门阵列产生控制信号,输出的高压脉冲参数为:电压幅值0~4.3 kV,脉冲宽度0.3~5μs,重复频率0.001~10 kHz,上升沿42ns。该装置的脉冲宽度、幅值及频率均灵活可调,通过模块化设计,可增加模块数量进一步提高输出电压幅值。

摘要：分析了marx发生器与正弦振荡回路组合直接输出方波脉冲的近方波marx发生器理论,并设计了一个该类型的方波发生器装置。其中,marx发生器由16个充电电压为100kV、容值为40nF的电容器组成,采用正负充电的S型超前触发回路,正弦振荡回路由5个与marx发生器同类型的电容器和1个0.5μH的电感组成。通过Spice模拟,在负载为100Ω时,输出脉冲电压为1.1MV,脉宽约300ns。提出了利用marx发生器触发LC回路的方法,以解决marx与LC回路的同步触发问题,使输出电压能够有效叠加。