多模块快直线变压器高功率脉冲源的研究

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1、物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援远渊圆园员员冤摇园远源员园圆多模块快直线变压器高功率脉冲源的研究覮向摇飞摇谭摇杰摇罗摇敏摇王淦平摇康摇强渊中国工程物理研究院应用电子学研究所袁绵阳摇远圆员怨园园冤渊圆园员园年苑月员愿日收到曰圆园员园年愿月圆愿日收到修改稿冤摇摇阐述了利用快脉冲直线型变压器驱动源渊云蕴栽阅冤技术实现紧凑型高功率脉冲源的思想袁分析了云蕴栽阅模块数量与系统输出品质之间的关系袁通过改进馈电方式降低了对初级整形回路电感的要求袁利用回程线圈削弱了波形畸变袁通过工程实验袁取得了重复频率圆缘匀扎尧平顶约愿园灶泽尧电子能量近园郾愿酝藻灾的束流输出袁为重复

2、频率尧紧凑型尧模块化高功率脉冲源的研制提供了新思路援关键词院紧凑袁快直线变压器袁模块化袁高功率脉冲源孕粤悦杂院源员郾圆园援原择袁源员援圆园郾郧扎袁源员郾苑缘郾蕴曾步触发袁延迟为贼园袁则第灶个模块输出为云灶渊贼冤越粤员郾引言原粤藻曾责喳咱原贼垣渊灶原员冤渊贼园垣子忆冤暂辕子札袁其中第一个模块波幅起点为时刻原点袁子忆为下一个开关触发前近年来随着材料技术的发展袁俄国科学家提出波传输时间援最终输出为灶原员了一种命名为快脉冲直线型变压器驱动源渊云蕴栽阅冤咱员袁圆暂云渊贼冤越灶粤原粤鄱藻曾责喳咱原贼垣灶渊贼园垣子忆冤暂辕子札援渊员冤的组件结构援其实质就是一个员颐员的直线脉冲变园压器驱动源

3、袁在模块内实现电流汇集袁多模块逐级摇摇渊员冤式能够反映前沿情况袁如果考虑全波过程袁感应实现电压叠加后直接驱动负载袁技术上不存在用分段函数容易表示援所以模块级数的基本关系为诸如耐压结构等瓶颈限制袁结构紧凑袁实现了模块灶约栽忆袁渊圆冤贼园垣子忆化设计援其中袁栽忆为初次级脉冲顶宽差援如果开关触发采用该技术初衷是用于快在箍缩等核爆领域研究袁补偿式触发袁控制触发时间等于原贼园袁负号表示提前但由于技术优势明显袁在其他脉冲功率领域也有用触发袁则模块数目可以无限多援现实中袁使用激光触武之地援目前研究比较多的是结合半导体开关咱缘暂发开关容易实现系统开关抖动小的要求袁但受机渊酝韵杂原云耘栽冤进行

4、高重复频率大功率源研究袁其重咱猿暂械结构限制袁光路上不容易实现等功率等光程触复频率有望达到兆赫兹水平袁但功率水平不高曰发袁希望从触发顺序上能够得到光程补偿援另一研究领域是高功率微波应用袁采取云蕴栽阅技术咱源暂路线利用初级整形手段袁可以研制成紧凑型尧模块化高功率脉冲源袁其中云蕴栽阅研究是关键所系援圆郾云蕴栽阅模块与系统电磁感应电压叠加器模块级数受系统输出品图员摇云蕴栽阅波传输原理质要求限制援脉冲直线型变压器驱动源本质上是砸蕴悦放电回路袁考察特征函数枣渊贼冤越粤伊咱员原云蕴栽阅波传输过程如图员所示袁当初级电流波穿藻曾责渊原贼辕子冤暂袁其中贼为波形上某点所处的时刻袁子过磁芯袁在感应

5、定律作用下袁次级电压波就会分别为特征时间袁粤为波幅援不计开关抖动袁假设开关同从粤要悦处向二极管传输援所以靠近二极管的模块覮耘鄄皂葬蚤造院赠葬灶藻则赠葬灶赃圆园园圆岳员远猿援糟燥皂訫圆园员员中国物理学会悦澡蚤灶藻泽藻孕澡赠泽蚤糟葬造杂燥糟蚤藻贼赠摇澡贼贼责院辕辕憎怎造蚤曾遭援蚤责澡赠援葬糟援糟灶园远源员园圆鄄员摇摇摇摇物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援远渊圆园员员冤摇园远源员园圆为首个应该触发的模块袁即开关触发光路应从圆到部为员园园灶泽袁电压幅度随模块数目变化袁负载总是与员传输袁这时开关延迟是有利的援其实用电路模型根模块内阻与级数灶的积匹配袁对员园级系统

6、渊砸凿越员园园据输出波形的需要可以确定级数的多寡援系统电路赘冤袁其负载功率水平总是相同袁模块长度约缘园糟皂援如图圆所示袁其中砸凿为等效负载袁砸泽为开关电阻袁则蕴怎越圆缘滋匀袁蕴泽越员园园灶匀时袁可以得到图猿所示砸园为初级源内阻袁蕴泽为开关及引线电感袁蕴怎为磁化结果援咱圆暂电感袁驻为开关延时袁假设馈电前后沿为苑园灶泽袁顶图圆摇多级云蕴栽阅系统电路轴多向上实现等光强分光袁使用一个开关是最佳选择援近年来袁电感与内阻都很小的特种陶瓷电容器猿技术发展迅速袁其储能密度相当高袁高达约员允辕糟皂袁采用串并联方式袁可以利用人工网络原理实现多口咱苑暂馈电的紧凑型初级脉冲成形构想援人工网络渊孕云晕

7、冤是非常成熟的技术袁关键构件是低电感电容袁两个人工网络可以构成一个月造怎皂造藻蚤灶型线袁多个月造怎皂造藻蚤灶型线可以通过一个开关向同一负载并联图猿摇电路模拟结果放电援摇摇模拟结果表明院级数越多袁次级输出顶宽越窄曰重点考虑单侧与双侧对称两种馈电方式袁如图如果初级馈电顶宽不大于员园园灶泽袁在负载端顶宽大源所示援磁通量的变化归根结底是初级线电流在路于愿园灶泽的要求下袁级数不能大于员园袁如果初级脉冲径与磁面上的积分袁线电流路径长度不一样袁其衰顶宽低于预期袁则模块数应减少曰同时开关具有一减程度不同袁激起感应电压的