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：研制了一种百千伏紧凑型marx发生器,介绍了紧凑型marx发生器的工作原理和设计原则.依据设计原则采取单边充电,陶瓷电容作为储能元件,开关和绝缘腔体一体化设计,功能模块化等措施使得marx发生器结构紧凑.该发生器前级部分集成了触发、充电和气路控制模块,只需提供气源和市电即可实现可靠工作;该发生器输出电压范围为15-100kV,通过不同的负载转接结构已用于高压触发装置和电磁脉冲模拟装置脉冲源等应用.

摘要：随着脉冲功率技术的发展,纳秒脉冲电场被逐渐应用到等离子体水处理、不可逆电穿孔肿瘤消融等技术中。为了满足纳秒脉冲的应用需求,电源需要输出十几kV高压,拥有纳秒窄脉宽和快速的上升沿,同时尽量减小电源体积,降低成本。该纳秒脉冲电源采用电感隔离型marx发生器结构,电路可以实现模块化叠加,电感隔离可以减少开关数量,抬升充电电压,以获得更高的电压输出。所设计的驱动电路仅需一路控制信号和一个直流供电模块,经功率放大和磁隔离后可同时控制所有放电管,该驱动电路结构简单、成本低、体积小,耐压水平高。所设计的24级电源样机,在50 kΩ阻性负载上,可输出0~14 kV电压,频率0.5~1 kHz,脉宽500 ns。该电源主电路的长宽高尺寸仅为23 cm×10 cm×12 cm。

摘要：针对"闪光二号"百kJ级储能型marx发生器,设计了研究其建立时间和抖动的实验方案,根据发生器开关击穿模式的不同,分别研究了典型排的建立时间和抖动与marx发生器建立时间和抖动之间的关系,研究了开关工作系数与marx发生器及其典型排建立时间的关系。对marx发生器建立时间、发生器第一排和第二排建立时间的实验测量表明:marx发生器第一排建立时间对整个发生器的贡献大于60%,前两排建立时间对整个发生器的贡献大于73%;marx发生器建立时间抖动主要来源于发生器第一排建立时间抖动,第一排建立时间和抖动则主要来自于气体火花开关的击穿时延抖动。根据实验结果,分析了影响建立时间抖动的主要因素,提出了减小建立时间抖动的措施。

摘要：采用充电直流电源为600 V的晶闸管作为电路开关元件,利用串联并联相结合的marx发生器结构,设计一种应用于长磁透镜的大电流脉冲发生器.利用晶闸管电流驱动特性,将门极通过稳流电感及限流电阻接地构成自触发结构.模拟了电路输出及各级晶闸管自触发波形,在负载电阻为500 mΩ、负载电感为1.14 mH时,输出电流幅值为-1.1 kA、宽度为2.68 ms的脉冲.将该电流脉冲用于激励长磁透镜,获得持续时间为1.2 ms、强度高于0.6 T的磁场.研究充电电压、储能电容及电路并联级数等对脉冲电流幅值和宽度的影响,当充电电压增大时,脉冲电流变大,宽度不变;当储能电容值增大、并联级数增大时,脉冲电流幅值变大,宽度变宽.

摘要：为满足不同尺寸效应物抗强电磁脉冲(EMP)性能试验的需求,产生覆盖范围更全面、波形更理想的模拟电磁环境,对基于marx发生器的一级脉冲陡化EMP模拟器驱动源的基本构成与工作原理进行了介绍。结合实际设计与调试经验,分析了设计该类装置时可能遇到的一些问题以及解决的方案。给出了研制的电压等级在100~600kV的中小型EMP模拟器驱动源的结构、参数与输出指标。通过紧凑型marx发生器、低电感平板型薄膜电容器、低电感输出开关等关键部件与连接结构优化、器件参数选取,获得在驱动源接120~180Ω负载时可输出前沿1.2~2.7ns、半宽32~41ns的双指数波。

摘要：模态分析可以获得结构的动特性参数。对32级模块化marx发生器机芯进行了力学特性仿真分析和模态试验,用以评估marx发生器的力学环境适应性。首先,建立了模块化marx机芯的有限元模型,获得了初步振型;其次,在自由边界条件下分别开展了marx机芯整体模态试验、局部模态试验和传递特性试验,得到了整体和局部结构的模态参数。研究表明,模块化marx机芯在23.58 Hz处出现整体一阶扭转;机芯局部结构固有频率较高;机芯在x,y,z三个方向的振动传递率的范围分别为5~15,6~10和10~35,为后续工程中marx发生器机芯的针对性设计提供了参考。

摘要：针对marx发生器小型化的应用需求和快前沿脉冲下marx发生器内部存在波过程的实际情况,开展了全同轴结构marx发生器的研制和场路协同仿真。marx发生器采用基于环形电容器、环形开关、锥形隔离电感、轴心单边充电的全同轴结构方案,避免结构偏心带来的局部场增强效应。在CST软件中建立了marx发生器实际结构模型,利用时变材料和场路协同仿真功能实现了充放电过程的动态仿真,仿真结果显示出快前沿脉冲下marx发生器内部存在波过程。据此可以对绝缘设计进行优化,并分析结构参数对输出脉冲的影响。研制的5级marx发生器体积小于0.015 m 3,可在10μs内充电至88 kV,对40Ω传输线输出峰值电压210 kV的高压脉冲,峰值功率约1.1 GW,脉冲前沿5.3 ns,半高宽11.2 ns。

摘要：为了提升固态脉冲发生器在低阻抗负载时的稳定性,提出了一种并联开关管电路的均流技术,采用增加小电阻降栅压的方法,设计了并联开关管测试电路和并联全固态marx发生器测试电路对其均流效果进行验证。实验结果表明,并联结构的脉冲电源的内部浪涌电流得到有效抑制,开关管工作在安全工作区内,脉冲电源系统的稳定性得到了提高。

摘要：针对脉冲功率系统开关触发需求,设计了一种重复频率marx发生器,介绍了其基本工作原理及其主要性能指标。发生器采用单极性充电和同轴结构设计,脉冲输出为高压电缆形式,在75Ω匹配负载上获得了高于200kV的脉冲输出,脉冲宽度大于90ns,工作模式可单次到10Hz重复频率运行,脉冲上升时间小于10ns,系统抖动小于20.1ns。