基于感应叠加技术重频脉冲源的实验研究＊

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1、基于感应叠加技术重频脉冲源的实验研究＊冯德仁1，罗进1，徐笑娟1，黄锐1，杨涛1，于成大2（1.安徽工业大学，安徽马鞍山243002；2.中国人民解放军63961部队，朝阳区安外北苑1号，北京100012)Theresearchoftherepetitivefrequencypulsebasedonthehydrogenthyratroninductive-adderFengDeren1,Luojin1,XuXiaojuan1,Huangrui1,Yangtao1,YuChengda2(1.AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan243002,Chi

2、na;2.63961forces,PLA,No.1,AnWaibeiyuanofChaoyangdistrict,Beijing100012,China)8ABSTRACT:Therepetitivefrequencyofhighvoltagelargecurrentwithsub-microsecondarisingtimehasbeenwidelyusedinthefieldofproductionandscientificresearch.Thepulsesourceisgenerallyselectedgassparkswitchforthelargecurrentandh

3、ighvoltage.Becauseoftherecoverypropertyofgasionization,itishardtogettherepeatedswitch-onandswitch-offinhighfrequencytowardstheordinarygassparkswitch.Considerthespecialstructureofhydrogenthyratron;ithasreliablytriggerandfasterarisingtimepulse,whichissuitablefortheswitchwithrepetitivefrequencypu

4、lse.Thispaperintroducethetheorythatusethehydrogenthyratronswitchintheloweroperatingvoltage.KEYWORDS:Hydrogen-thyratron，Inductive-adder,Repetitionfrequencypulse摘要：具有亚微秒上升前沿的高压脉冲源一般选用气体火花开关，由于气体电离的恢复特性，普通气体火花开关难以做到较高频率下的重复导通和可靠精准的触发。文章介绍了一种采用氢闸流管开关实现5路双指数波输出的重频脉冲源，脉冲间隔最小为50μs并能以10μs为步长调节，脉冲的重复频率

5、为20Hz。该脉冲源通过感应叠加方式实现输出电压的提升，同时采用多脉冲源等间距延时输出实现重频；文中分析了感应叠加输出方式对脉冲前后沿的影响，以及重频脉冲与单脉冲在频域内的分布情况；介绍了感应叠加输出方式的同轴屏蔽结构设计，给出了输出变压器的磁场分布，最后给出并分析了部分实验结果。关键词：氢闸流管；感应叠加；频谱分析；重频脉冲；同步触发；数字信号处理器0．引言近年来，随着电力系统电压等级的不断提高和继电保护设备微电子化、多功能化与小型化，快速暂态过电压(VFTO)引起的过电压事故（如大容量设备的高频通断控制、自然界如雷电入侵等）更加突出。这些电磁干扰不但强度大，其重复频率也相当高。

6、因此,为保障电力系统安全稳定运行，对电力系统和继电保护设备进行强电磁环境干扰效应实验，分析、预测电子系统在强电磁环境中的抗干扰能力，从而进行必要的加固防护具有重要的理论和实际意义。在这些效应实验中，电力系统和继电保护设备在重频脉冲尤其是数十μs时间间隔下的快速瞬变电磁脉冲群环境下的效应及其拓扑一直是人们感兴趣的研究对象。实际上，高重频电磁脉冲较单脉冲更接近真实的脉冲电磁环境，如自然界雷电反复闪击、工业配电中的各种过电压等[1]。高重频效应实验技术包括如下几个方面：高重频脉冲功率技术、模拟电磁辐射其空间电磁场计算与设计技术和空间电磁场测量技术，其中高重频脉冲功率技术最为关键，为真实模

7、拟电力系统的VFTO过程，要求脉冲功率源输出功率脉冲一般为双指数波形，其上升时间在20ns以内，电压幅值在50kV以上、脉冲串间隔一般在数十μs。由于各种应用的需要，国内外对亚微秒上升前沿的高压大电流重频脉冲功率源技术均进行了大量的研究。如俄罗斯科学院大电流研究所（InstituteofHigh-CurrentElectronics,IHCE）的SINUS系列加速器[2-3]，是重频运行发展方向的典型代表，在国际脉冲功率领域居于领先地位。该装置选用气体火花开关作为主开