强激光与粒子束
2021, 33(9): 095001
强激光与粒子束
2021, 33(8): 085001
1 西安交通大学 电气绝缘与电力设备国家重点实验室,西安 710049
2 西北核技术研究院 强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
强电磁脉冲模拟装置中用于脉冲压缩的陡化电容器常采用电极与薄膜介质层叠的结构,其主要绝缘失效模式为沿面闪络。采用圆形平板电极,在SF6绝缘环境中和加载电压为前沿约30 ns的纳秒脉冲电压的条件下,实验研究了陡化电容器关键结构参数和气压对沿面闪络性能的影响。结果表明:(1)电极厚度、气隙和表面涂覆均不能明显改变层叠结构的沿面闪络电压;(2)气压可以提高层叠结构的沿面闪络性能,但是存在饱和趋势;(3)薄膜介质层数与沿面闪络电压近似线性比例关系;(4)增长薄膜介质伸出长度能显著提高沿面闪络电压。基于流注理论对上述结果进行了探讨,认为极不均匀场中,闪络起始主要由高场强区域决定,但是闪络通道的形成和发展主要由闪络路径上的背景电场决定,因此减小层叠结构三结合点处电场对闪络性能影响不大,但减小闪络通道发展路径上的背景电场,可以有效提高层叠结构的沿面闪络电压。
电磁脉冲模拟装置 陡化电容器 层叠结构 沿面闪络 流注 electromagnetic pulse generator peaking capacitor laminate structure flashover streamer 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025017
1 西安交通大学 电气绝缘与电力设备国家重点实验室, 西安710049
2 西北核技术研究所, 强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
平板电容器是电磁脉冲(EMP)模拟装置中常用的脉冲压缩器件,在平行板电极的SF6沿面闪络实验中发现,原本前沿光滑的纳秒脉冲电压加载在平行板电极上,会在脉冲电压前沿上测得一尖峰,使加载的脉冲电压出现“双峰”现象。为探索该现象的原因,首先通过理论分析,认为该现象可能是由于平行板电极边缘发生了滑闪放电,增大了电极等效正对面积,使平行板电极的等效容值发生突变所致,容值变化越大,尖峰越明显。之后开展了不同气压下平行板电极的沿面闪络实验,并对放电过程的图像进行了拍摄,结果表明:平行板电极边缘产生的树枝状放电在低气压时主干明亮粗大,分枝较多,气压升高后,主干亮度和直径逐渐变小,分枝也越来越少;随着气压的增加,由于平行板电极边缘的滑闪放电受到抑制,平行板的等效面积变化率越来越小,尖峰出现时对应的电压幅值越来越高,且尖峰越来越不明显,与理论分析一致。
电磁脉冲 沿面闪络 纳秒脉冲 放电通道 电容 平行板电极 flashover nanosecond pulse discharge channel capacitance parallel-plate electrodes 强激光与粒子束
2019, 31(7): 070005
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西 西安 710024
为满足有界波模拟装置指标需求, 研制了一台高功率窄脉冲源。利用 Marx发生器并联充电、串联放电的原理, 该脉冲源可实现百千伏的脉冲高压输出, 其最终输出电压幅值 100 kV, 上升时间1.8 ns, 脉冲半宽 40 ns, 满足模拟装置指标要求。该脉冲源结构紧凑, 直径 18 cm, 长度 97 cm, 可用于在室内开展高空核电磁脉冲对待考核系统所产生的破坏效应和加固技术研究工作。
有界波模拟器 脉冲源 核电磁脉冲 bounded-wave Electro Magnetic Pulsesimulator pulse generator Nuclear Electro Magnetic Pulse 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(6): 982
1 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西北核技术研究所, 西安 710024
实验研究了长60 m、宽20 m、高10 m的大尺寸TEM天线的传输特性,其脉冲源采用薄膜开关与天线一体化设计,输出电压幅值可达10 kV,上升沿约1.2 ns.实测了TEM天线内部的电场分布,研究了该大尺寸TEM天线中电场分布规律,给出了脉冲上升沿与传输距离的关系、脉冲幅值与传输距离的关系,总结了快沿双指数波在天线中传输的高频损耗特性,给出了实验空间的选择方法.研究结果表明:上升沿随传输距离呈线性增大趋势,两极板中间测点增大速度最快,传输50 m距离,上升沿增大约1.2 ns;电场幅值随传输距离呈指数减小趋势.
TEM天线 传输特性 场分布 上升沿 幅值 TEM antennas propagation properties radiated field distribution rise time altitude 强激光与粒子束
2015, 27(6): 063202
1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所, 西安 710024
从载流子的传输过程和载流子数密度两个方面分析了晶闸管触发开通过程,研究了强触发方式对晶闸管开通特性的影响。利用功率MOSFET的快开通特性和通流能力,设计了晶闸管强触发电路,并通过晶闸管开通特性实验平台研究了触发条件和工作电压两个因素与晶闸管开通时间的关系。实验结果表明:晶闸管开通时间决定于触发方式和工作电压,强触发方式可以缩短延迟时间,高工作电压可以减小导通时间,利用强触发方式和提高工作电压能够有效地改善晶闸管的开通性能。
晶闸管 强触发方式 工作电压 开通特性 开通时间 thyristor high current triggering mode operation voltage switching characteristics switching time 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2483
研制了10 kV高压反向开关晶体管(RSD)开关组件。在重复频率0.2 Hz、峰值电流约107 kA、峰值功率约1 GW、单次传输电荷约20 C、单次传输能量约100 kJ条件下,实验次数达50 000多次;主要研究了RSD开关的静态伏安特性随实验次数的变化趋势。采用数值分析的方法,统计拟合得到了长脉冲大电流条件下RSD开关的寿命模型,并依据失效判据初步预估RSD开关的寿命可达107次。
反向开关晶体管开关 固态开关 静态特性 寿命 大电流 reversely switched dynistor switch solid-state switch static characteristic lifetime high current
介绍了反向触发双极晶闸管(RSD)开关的结构和触发工作原理,分析了RSD组件设计要求,利用两级触发原理研制了12 kV高压RSD组件及其触发系统,工作电压10~12 kV。试验结果表明:该高压RSD 串联组件触发稳定,工作可靠,12 kV工作电压下峰值电流可达133 kA,传输电荷24 C,电流变化率可达4.12 kA/μs,导通的峰值功率可达1.6 GW。
反向触发双极晶闸管开关 固态开关 磁开关 大电流 大库仑量 reversely switched dynistor solid-state switch magnetic switch high current high coulomb