tesla变压器型脉冲源及其应用研究

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1、分类号学号M201271333学校代码10487密级硕士学位论文Tesla变压器型脉冲源及其应用研究学位申请人：刘云龙学科专业：电气工程指导教师：林福昌教授李黎副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonSpiralTeslaTransformerandItsApplicationsCandidate:LiuYunlongMajor:ElectricalEngineeringSuperv

2、isor:Prof.LinFuchangAssociateProf.LiLeeHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学

3、位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。shuyu（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要利用脉冲变压器可以较容易地构造出在峰值功率、平均功率、稳定性、寿命等方面性能优良的脉冲功率系统。相比于其他

4、类型的脉冲变压器，螺旋线型Tesla变压器不仅不受铁磁材料饱和和频率的限制，而且具有结构简单、次级匝间电容小、成本低、容易实现高变比等优点，在长寿命、高重复频率运行等应用场合更具优势。本文在对Tesla变压器谐振充电电路模型进行理论分析的基础上，研制了一台匝数比为3：660的油浸式螺旋线Tesla变压器样机，其峰值变比大于100，次级可以获得大于150kV的高压，能量传输效率可达到40%。利用样机对螺旋线型Tesla变压器的谐振充电特性进行了实验研究，结果表明增大初级电容，增大失谐系数，可以提高输出峰值变比。当失谐系数大于1时，增大变比的同时，能量传输效率反而会

5、下降。初级电流最大上升率与充电电压成正比，与初级回路总电感成反比。基于空芯螺旋线Tesla变压器的研究，研制了一套高压重频纳秒脉冲电源，对其结构和组成部分进行了详细的设计和测试。利用滤波电容经电感对变压器原方电容进行快速充电，可以满足脉冲源重频运行时的充电要求。通过气体开关对变压器输出的微秒脉冲进行陡化，可以产生上升沿为30ns，幅值为100kV，重复频率为500Hz的纳秒脉冲波形。针对待研制直流断路器的参数和工况，设计了一套基于Tesla变压器的开关触发器系统。为保证可靠性，设计了与多级开关并联的阻容链式触发分压网络。在Pspice软件中对触发网络和Tesla

6、变压器型触发器的触发过程进行了仿真。考虑到长期挂网运行的绝缘问题，对Tesla变压器型触发器的供电方案进行了分析。搭建了四级间隙实验回路，对相关问题进行了验证。关键词：Tesla变压器、重频脉冲源、直流断路器、触发器I华中科技大学硕士学位论文AbstractUsingpulsetransformerisagoodmethodtoconstructthepulsedpowersystemwithexcellentperformanceinpeakpower,averagepower,stabily,lifetime,etc.Comparedwithothertyp

7、esoftransformers,spiralTeslatransformerdoesn'tonlysufferfromsaturationandfrequencyofferromagneticmaterial,butalsohavemoreadvantagesinlong-lifeandhighlyrepetitiveapplicationswiththecharacteristicsofsimpleconstruction,smallturn-to-turncapacitance,lowcostandhightrnasformationratio.Onthe

8、basisoftheor