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《初次级等效比为1_43_4分数比脉冲变压器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第1期强激光与粒子束Vol.23,No.12011年1月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJan.,2011文章编号:10014322(2011)01027704*初次级等效比为143.4分数比脉冲变压器1,2111111谭志远,甘孔银,黎明,张德泉,胡和平,李涛,张浩(1.中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;2.中国工程物理研究院研究生部,北京100088)摘要:在理论分析分数比脉冲变压器输出脉冲上升时间与变压器次级绕组匝数、磁芯截面积和伏秒积等参数关系的基础上,设计建造了一台初次
2、级等效比为143.4分数比脉冲变压器,等效到次级的漏感为157.3H,分布电容为412.4pF。低电压实验得到负载上的脉冲上升时间为894ns,高电压实验得到负载上的脉冲上升时间为917ns,电压幅值42.7kV,表明所设计建造的分数比脉冲变压器达到了设计要求。关键词:固态调制器;分数比脉冲变压器;脉冲前沿;漏感;分布电容中图分类号:TM832文献标志码:Adoi:10.3788/HPLPB20112301.0277调制器技术是基于自由电子激光的紧凑型太赫兹辐射源研究中的一个关键技术,紧凑型太赫兹源要求调[1][2]制器系统结构紧凑,体积小
3、,输出脉冲高压稳定度高(<0.1%),平顶度小(<0.1%)。传统线性调制器体[34]积大,电压稳定度不易提高。固态调制器中应用分数比脉冲变压器可避免固态开关的串并联,便于单元调制器的模块化设计,同时降低了系统绝缘要求,提高了调制器运行可靠性。目前,感应叠加型固态调制器在国外加速器领域应用非常广泛。如美国SLAC与LLNL合作为下一代直线对撞机(NLC)研制的速调管调制[5]器,其DFM1采用感应叠加器串联传统升压脉冲变压器,DFM2采用1/1015的分数比脉冲变压器;日本[6]KEK为日本直线对撞机(JLC)研制速调管调制器,采用1/25分数比脉冲变压器;美国FERMI实验室
4、研[7]制的速调管调制器,采用感应叠加器串联传统升压脉冲变压器。此外,瑞士Scandinova公司基于分数比脉冲变压器和固态开关研制驱动磁控管的固态调制器,已有M1,M2系列商业产品。在国内,研究主要集中于基[89][10]于感应叠加器和功率MOSFET的快脉冲固态调制器,大功率速调管固态调制器的相关研究尚较少。本文介绍了分数比脉冲变压器的原理,理论分析了影响分数比脉冲变压器脉冲上升时间的因素,研制了一台初次级等效比为143.4分数比脉冲变压器,给出了该脉冲变压器的低压、高压实验结果。1理论分析物理原理上,分数比脉冲变压器和感应叠加器、直线[1112]变压器驱动器(LTD
5、)是相同的。感应叠加器、LTD为减小漏感得到尽量快的前沿,初次级绕组都是单匝的。与感应叠加器、LTD不同,分数比脉冲变压器初次级绕组均可为多匝,可认为是感应叠加器与传统升压脉冲变压器的一体化。分数比脉冲变压器结构如图1所示,脉冲变压器的磁芯被分割为7块子磁芯,初级绕组分别绕制在每块子磁芯上,次级绕组绕制在所有磁芯外,7组初级绕组和次级绕组的匝数比均为16.2。理论上,当每Fig.1Schematicdiagramoffractionalturnratiopulsetransformer个初级绕组同步输入脉冲电压时,次级绕组上将得到与图1分数比脉冲变压器示意图初级电压之比为
6、6.21/7的脉冲电压,即初次级等效变比为1434。在脉冲变压器设计中,最关注的是输出脉冲上升时间和平顶降落。电容储能的固态调制器中,脉冲电压[13]平顶降落主要决定于储能电容电压在脉冲期间的降落,可通过LR或LRC补偿网络减小。脉冲上升时间[14]主要取决于脉冲变压器的漏感和分布电容。如图1所示,在分数比脉冲变压器中,区域A1B1A2B2内两个初*收稿日期:20091207;修订日期:20100708作者简介:谭志远(1984),男,硕士研究生,主要从事脉冲功率技术研究工作;tanzy03@126.com。通信作者:甘孔银(1967),男,博士,副研究员
7、,主要从事脉冲功率技术研究工作;gankongyin@yaboo.com.cn。278强激光与粒子束第23卷级线圈中的电流方向相反,大小相等,产生的磁场相互抵消。依此类推,可将7个初级线圈等效为图中虚线所示线圈,这样,整个结构就等效为与传统脉冲变压器类似的同轴结构,可采用文献[14]中的公式计算漏感和分布电容。根据脉冲上升时间和匹配条件确定允许的漏感和分布电容,可以进行分数比脉冲变压器的设计。但按照传统方法设计分数比脉冲变压器比较繁琐,传统方法没有给出
