高功率紧凑PFN-Marx发生器研究进展综述

PFN-Marx发生器可同时实现升压和脉冲形成,具有紧凑的基因。特别是近年来脉冲储能技术的发展,使得直接利用PFN-Marx发生器驱动各类负载成为现实,因而PFN-Marx发生器逐渐成为国内外研究热点。对国内外的高功率紧凑PFN-Marx发生器的研究进展进行了系统介绍,评述其参数和结构特点。通过总结,从时间发展历程上看,PFN-Marx发生器采用高储能密度器件,装置的储能密度水平在不断地提高,尺寸紧凑化水平也在提高;在追求紧凑化的手段上,PFN-Marx发生器的空间结构的优化设计效果优于PFN网络拓扑参数的优化设计;PFN-Marx发生器采用波形优化方法具有较明显的收益,可有效降低装置紧凑化带来级间分布参数更强耦合的负面影响。同时论文探讨了PFN-Marx发生器的发展趋势,为PFN-Marx发生器的研究和技术路线探索提供参考和依据。

紧凑型脉冲电流源的研究

小型化是脉冲功率技术的关键问题之一,对脉冲电源小型化的研究,国外已开展大量工作,国内则处于起始阶段。为此基于高储能密度电容器、器件小型化和集成紧凑化方面的研究成果,研究了一套储能为500kJ的紧凑型脉冲电流源系统。该系统由10个50kJ可控制顺序触发放电的单模块组成,每个模块包括13kV/50kJ高储能密度金属化膜电容器、小型触发真空开关(TVS)、20μH的调波电感、高压续流二极管和30mΩ的吸能电阻,并通过电缆向近似短路负载输出脉冲电流,单模块输出电流最大值可达70kA。针对TVS导通瞬间可能在高压续流二极管上产生过电压导致二极管损坏的问题,设计了二极管的保护回路,提高了整个脉冲电流源系统的可靠性和安全性。最后通过精确控制10个单模块顺序放电,可输出电流峰值达数百kA的平顶波。

Design of Pulse Power Supply for CSNS Extraction Kicker Magnet

A 40kV/6kA pulsed power supply was designed for the Rapid Cycling Synchrotron(RCS)extraction kicker magnet of the China Spallation Neutron Source.The calculation of the pulsed power supply's parameters,the design of power supply's system,the optimization of pulse forming network(PFN)are introduced in this paper.The magnet current pulse waveform is simulated by PSpice program in the situation of 36.5kV charging voltage.The simulation explains the influence of the PFN section number and the transmission cable length on the magnet current pulse.

40kV/6kA引出Kicker磁铁脉冲电源设计

从脉冲电源参数计算、电源整体设计、脉冲形成网络(PFN)设计和优化等方面介绍了中国散裂中子源快循环同步加速器引出Kicker磁铁脉冲电源的初步设计情况,提出一种新型的低阻抗PFN设计方法,给出了脉冲电源和PFN的参数,利用PSPICE程序仿真了充电电压为36.5 kV时磁铁的励磁脉冲电流波形,励磁电流脉冲幅值达到5.8 kA。仿真结果表明:PFN的单元电容电感相同时,采用较多的PFN节数,励磁电流脉冲宽度会变宽,电流脉冲前沿和平顶度没有显著变化;采用合适长度的电缆,可以有效避免反射电流对主脉冲电流波形产生影响。

一种新颖的固态高压线性调制器

介绍了一种新颖的大功率固态高压线性调制器 ,阐述了其工作原理、设计方法及工作特点 ,并给出仿真和实验结果。

使用爆炸组合开关的脉冲成形网络技术研究

本文研究了利用爆炸组合开关进行脉冲电流波形调制的技术 ,通过对网络结构、特性的分析和实验 ,建立了使用爆炸组合开关的脉冲成形网络模型及适用于电热化学炮研究的脉冲功率源 ,并进行了不同负载条件下的单。

低阻抗Blumlein型脉冲形成网络设计与实验

脉冲形成网络(PFN)是产生宽度上百纳秒甚至更长脉冲的主要技术途径之一。设计了一种低阻抗Blumlein型脉冲形成网络,该脉冲形成网络采用陶瓷电容器作为级电容,铜条作为级电感,通过将两路阻抗为20Ω的Blumlein型脉冲形成网络并联,使一个网络单元模块的输出阻抗为10Ω。实验结果表明,设计的Blulein型脉冲形成网络单元可在10Ω负载上获得半高宽约200 ns,前沿约为50 ns,平顶约为110 ns的高压脉冲。

电磁发射系统的脉冲成形网络建模与仿真分析

电磁轨道发射的脉冲功率电源一般采用脉冲成形网络(PFN),为了探索电磁轨道发射器和电源的匹配关系,文章在对电磁发射过程中的电磁过程和物理过程进行研究和分析的基础上,建立了结合PFN电路和电枢运动过程于一体的仿真模型;该模型包括了发射过程中轨道的动态电阻和动态电感,利用该模型进行了单模块和6模块PFN仿真分析,结果表明仿真计算的数据与实验数据相吻合;利用该模型进一步计算分析了影响电磁发射效率的几种影响因素。

邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计

针对小型化紧凑型脉冲源的应用需求,开展了电感存在互耦的准方波脉冲形成网络设计技术研究。首先介绍了基于坐标轮换-直接搜索法的准方波脉冲形成网络优化技术研究,获得了网络元件的电感、电容值以及准方波的解析表达式;然后推导了邻近电感互耦网络的等效去耦电路解算方法,基于回溯法,最终给出了全网络各元件值的求解算法;最后分别针对等电容情形及规定电容的情形,求解给出了网络元件参数值。算例结果表明:电感存在互耦的准方波脉冲形成网络可获得较理想的准方波脉冲输出。基于互耦电感的巧妙设计,有利于实现紧凑型准方波脉冲形成网络的设计。

基于两级磁阻型线圈发射器的整体优化设计

针对电磁发射装置出口速度问题,基于两级磁阻型发射器,采用Ⅰ型、Ⅱ型脉冲成型网络(PFN)模块,结合对电磁发射系统进行整体优化设计,利用发射线圈间的互感作用,实现发射过程中放电电路的过零关断,削弱了发射时的减速作用效果。通过实验验证了该设计的可行性,在该设计的基础上,对不同时序触发进行优化,显著提高了弹丸的出口速度。

基于罗氏线圈的脉冲电流检测信号调理电路的设计

为研究信号调理电路参数对基于罗氏线圈的脉冲电流检测特性的影响,对比分析了加入有源积分电路和无源积分电路的罗氏线圈测量电路的频率响应,发现加入有源积分电路能实现带宽和灵敏度的解耦。此外,对加入有源积分电路的罗氏线圈信号调理电路进行了仿真验证以及实物电路实验,结果表明,设计的信号调理电路达到了脉冲电流检测的应用要求。