高重复频率猝发多脉冲加载下交联聚苯乙烯真空沿面闪络特性

基于高重复频率强流多脉冲加速器的应用需求,针对交联聚苯乙烯(XLPS)材料在猝发多脉冲下的真空沿面闪络特性开展了实验研究。采用放置于平板电极中的XLPS圆台样品,在脉宽120 ns的单个脉冲和间隔500 ns的三脉冲加载下开展了真空沿面闪络实验,通过对实验平台和实验规范的优化设计,有效提升了实验效率和数据有效性,观测到了样品发生真空沿面闪络前的试样电压顶降现象和前序脉冲闪络对后续脉冲的显著影响,获得了XLPS材料在相应条件下真空沿面闪络的统计数据。在实验基础上,对XLPS材料在高重复频率多脉冲加载下的真空沿面闪络特性进行了分析,为高重复频率多脉冲加速器的绝缘设计提供了实验依据。

高重复频率被动谐波锁模光纤激光器研究进展

被动谐波锁模(HML)技术作为一种快速提高光纤激光器输出脉冲重复频率的有效方法,显著提升了光纤激光器的输出脉冲重复频率。该技术通过在激光器内部集成参数可调的可饱和吸收体,实现了高阶谐波输出,从而大幅提高了脉冲重复频率。综述了目前被动HML光纤激光器中常用的几类可饱和吸收体,详细阐述了它们的技术原理及优势,并分析了国内外该领域的最新技术进展。最后,指出了被动谐波锁模光纤激光器的未来发展趋势。

高重复频率纳秒级脉冲发生器研究

为实现高重复频率纳秒级脉冲输出,提出了采用射频功率MOSFET,基于感应叠加拓扑的脉冲发生器。脉冲发生器采用15个模块化组件,每个组件输出670 V/50 A脉冲,每个组件的输出脉冲在感应变压器次级串联叠加,得到10 kV/50 A高压脉冲。为实现脉冲前沿小于5 ns,必须尽量降低脉冲变压器漏感以及组件和系统的回路电感。感应脉冲变压器采用圆柱形同轴结构,初次级均为单匝,并且和脉冲发生器单元一体化设计,以减小漏感以及组件分布电感。采用大功率驱动电路和同步触发器,实现MOSFET开关的快速导通和关断,以及触发的一致性。仿真结果显示设计能够满足指标要求。

基于SOS和LTD技术的高重复频率脉冲发生器

提出了磁饱和直线变压器驱动源(LTD)泵浦半导体断路开关(SOS)产生高重复频率短脉冲的技术路线。利用LTD初次级线圈为单匝同轴结构和磁芯可饱和的特点,实现快速反向泵浦SOS,通过多级LTD模块叠加获得高电压输出。采用射频金属氧化物场效应晶体管(RF MOSFET)作为LTD初级电路的主开关,将SOS正向泵浦电流脉冲时间降至数十ns,泵浦电流脉冲重复频率最高可达MHz。最终研制出一台基于SOS的10级磁饱和LTD型脉冲发生器,输出电压约11kV,电流220A,脉冲宽度约2ns,重复频率为20kHz。实验验证了磁饱和直线脉冲变压器泵浦SOS产生高重复频率短脉冲的技术路线可行。

一种重复频率的高功率脉冲发生器

介绍了一种由 Ｔｅｓｌａ 变压器和同轴脉冲形成线组成的高功率、高重复频率的脉冲发生器，其特点是结构紧凑，容易实现小型化。简述了该发生器的结构，论述了基本原理和特性，分析了应用前景。

电感储能型脉冲形成线高重复频率脉冲功率发生器

利用传输线中的电感单元和电压叠加的方式来获得纳秒(ns)级矩形高压脉冲是一种全新的思路。描述了这种发生器的基本原理,并利用同轴电缆和MOSFET开关制作了两种原型脉冲发生器(单线型和双线型)来论证此方案的可行性,并进行了初步实验验证,在四模块叠加的情况下,分别实现了4kV/20 A,20ns和2kV/40A,20ns的短脉冲。实验结果表明,电感型脉冲形成线电压叠加器是一种有潜力的紧凑型高压脉冲发生器。

紧凑型全固态高重复频率LC-Marx脉冲发生器

通过理论、模拟和实验对提出的全固态LC-Marx发生器进行研究。整个系统由一个MOSFET开关和多个由一个磁芯制成的磁开关控制,该脉冲发生器直径为140 mm,高为17 mm,且随着级数的增加尺寸和重量基本不变。运用谐振充电可以使电容充到源电压的1.82倍,五级LC-Marx发生器用950 V直流电压充电时,在500Ω电阻上得到峰值电压为10.9 kV、半高宽为400 ns、上升时间为85 ns、效率为30.43%的高压脉冲。输出电压的上升前沿可以根据实际应用的要求,通过减小电容量缩短。该脉冲发生器在频率低于30 kHz下,可以持续稳定地运行。该LC-Marx脉冲发生器在气体放电中将具有较好的应用效果。

用磁开关产生重复频率多路同步高压脉冲

介绍一种重复频率多路同步高压脉冲产生装置。该装置利用一个高压脉冲变压器对并联的多根脉冲形成线谐振充电,每根脉冲形成线用一个磁开关作为它的脉冲形成开关,通过调整每个磁开关的伏 秒数并使其一致,从而获得同步输出的多路高压脉冲,整个系统的重复频率则由调控氢闸流管来控制。该装置具有kHz重复频率、同步精度小于2ns。

100 kV重复频率高压脉冲电源

为研究气体间隙的放电特性,设计了输出幅度在30～100kV、重复频率1～5kHz可调的高压脉冲电源。利用谐振充电的原理,将10kV的初级电源的能量转移到中储电容,中储电容的电压升高到至少18kV。在光触发信号的作用下,氢闸流管导通,中储电容上的能量通过脉冲变压器放电,在脉冲变压器的副边得到最大幅度为100kV的负脉冲,其脉宽大于200ns,前沿时间小于90ns。整个装置在不加散热系统的情况下,可连续工作1min以上。

重复频率纳秒脉冲源程控脉冲发生器

介绍了一种可以完成脉宽、幅值、频率可调、十路脉冲输出且延时可调功能的程控脉冲发生器。硬件主要包括主电源和辅助电源、功率放大电路、控制系统处理器、数字键盘和液晶显示屏。该脉冲发生器输出脉冲宽度可在1～30μs间调节,脉冲幅值在1～15V间调节,输出脉冲频率范围为1Hz～30kHz,十路脉冲输出中每路脉冲之间可以在0～1ms范围内精确调节。该脉冲发生器可为多个脉冲源的并联运行提供延时触发,为多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关串联提供同步触发。

基于MOSFET的高重复频率高压脉冲源设计

设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压脉冲电源。该发生器采用多只MOSFET的串联技术,形成高压、高重复频率开关组件。用高压开关组件开展脉冲发生器设计,搭建了一个15只1kV的高速MOSFET串联的脉冲发生器实验装置,在500Ω负载上获得前沿小于5ns、幅度大于10kV、脉宽约100ns,瞬态频率达400kHz的高压脉冲。设计的高压开关组件结构紧凑,可靠性高,可应用于多种脉冲发生器。

低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源研制

给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法.研制了一重复频率为0.01-Hz、脉冲输出幅度为10-0kV、前沿小于10ns、脉宽大于500ns以及抖动小于1ns的高压脉冲触发源.设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲.通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果.

用于聚四氟乙烯表面处理的重复频率高压脉冲电源

采用自行研制的μs级重复频率高压单极性脉冲电源,应用于聚四氟乙烯(PTFE)膜表面改性,研究脉冲放电等离子体对PTFE薄膜表面改性的作用规律。测量处理前后PTFE薄膜表面的水接触角,结果显示,在特定的脉冲参数及更严格的对比条件下其平均水接触角从112°下降到85°,PTFE薄膜表面亲水性改善效果非常显著。脉冲电源采用脉宽调制控制方式,通过逆变升压及波形整形,得到脉冲电压幅值0~20kV、重复频率0~20kHz、脉宽5~15μs、上升沿500ns^2μs、下降沿大于20μs的单极性脉冲。

一种高压快脉冲群发生器的实现

通过对高压快脉冲群发生器进行研究 ,按某一工艺要求制作了样机 ,并与进口装置进行了比对试验。结果表明自制装置可完全替代进口装置 。

太赫兹器件测试用高重复频率高压脉冲电源

为了开展太赫兹器件试验研究,设计了高重复频率脉冲电源系统。电源输出脉冲电压30kV,脉冲电流200mA,最大重复频率3kHz,脉冲宽度10~100μs,采用本地PLC加远程计算机控制模式来实现电源的本控及遥控。对系统的核心部件:充电电源和脉冲开关的拓扑结构进行了研究,并开展了仿真和试验。结果表明:采用LC串联谐振恒流充电技术以提高充电电源工作效率以及在负载打火情况下的可靠性;基于MOSFET并进行优化设计的串联脉冲开关可以获得快速的脉冲前后沿。电源系统的输出指标满足负载工作要求,在高重复频率、打火条件下能够稳定工作。

螺旋线型微秒级高压长脉冲发生器

为研究长脉冲强流电子束产生技术,设计了一台螺旋线型高压长脉冲发生器。该发生器主要由Marx发生器、充电电感、脉冲形成线、高压开关、脉冲传输线及平板二极管构成,形成线内导体为螺旋线,工作介质为去离子水,其指标为输出电压500 kV,电流40 kA,脉冲宽度1μs,单脉冲能量20 kJ。简要介绍了该长脉冲发生器的结构、给出了结构和电气参数,讨论了各部分设计应注意的问题。

重复频率高压脉冲触发源的设计

提出了一种基于远程和本地2种控制方式的重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法。研制了一台重复频率为0．01～1Hz、脉冲输出幅度为10-20kV、前沿小于16ns、脉宽大于500ns以及抖动小于1ns的高压脉冲触发源。设计上将程控和手动触发信号分别作为重频和单次触发脉冲，驱动后级触发器IGBT，经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电，实现输出高压脉冲。本研究给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果，验证了所采用的设计原理及方法的可行性。

高压脉冲发生器碎石研究

通过对高压脉冲发生器原理进行研究,本文所设计的高压脉冲发生器采用模块化的结构,使得发生器的体积小,易于操作。各部分模块由低压模块、高压模块和控制系统组成。通过对高压脉冲发生器放电特性进行理论分析,高压脉冲发生器可以根据负载的结构自由调节参数。高压脉冲发生器碎石对环境无污染,碎石的效率高。

紧凑型重复频率快前沿Marx发生器研究

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。

高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究

基于高功率重复频率脉冲功率源的需求,开展了高功率脉冲充电电源的重复频率特性研究,分析了基于全桥串联谐振充电原理的恒流充电技术。根据高功率Marx型脉冲功率源的工作要求,计算了串联谐振充电的各个关键参数。研制的紧凑型高功率脉冲充电电源,最大输出电压±50kV,充电电流2.5A,重复频率1~50Hz连续可调,可在重复频率条件下长时间稳定运行。该充电电源体积小、质量轻、抗干扰能力和抗负载短路能力强,已经应用于高功率重复频率脉冲功率源技术研究,实现了10万次重复频率无故障运行。