作者单位
摘要
国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
为实现脉冲驱动源的高储能密度和紧凑化,研制了一种以甘油为储能介质,具有中筒螺旋和内筒螺旋的高功率双螺旋Blumlein脉冲形成线(BPFL)。首先,综合绝缘稳定性和储能密度考虑,分别计算BPFL的外线和内线尺寸。利用增加中筒和内筒螺旋的方式增加输出脉宽和形成线阻抗,实现BPFL的紧凑化设计。其次,利用场路协同仿真软件计算形成线内的瞬态场位形变化,结合瞬态场分布分析电压波在形成线内的传输过程,给出外线和内线传输时延的仿真结果。在此基础上,对中筒螺旋匝数、内筒螺旋匝数,以及开关电感等影响输出波形质量的情况进行详细分析。最后,根据仿真优化结果搭建基于双螺旋BPFL的10 GW实验平台。利用脉冲变压器对BPFL充电600 kV,在10 Hz重频条件下运行10 s,于50 Ω负载上产生峰值电压712 kV、半高宽136 ns的准方波脉冲,单脉冲能量与BPFL体积比达到10.8 kJ/m3,脉冲平顶峰峰值抖动为3.8%,与仿真结果吻合度较高。
螺旋脉冲形成线 Blumlein脉冲形成线 甘油 长脉冲 脉冲功率技术 spiral pulse forming line Blumlein pulse forming line glycerol long pulse pulsed power technology 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 065004
陈绒 1,1杨建华 1,1,2,2程新兵 1,1,2,2,*钱宝良 1,1
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室,合肥 230031
设计了一台基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源,其核心部件为分数比可饱和脉冲变压器,用来实现固态磁开关、脉冲调制、电压升压等功能,再借助Marx技术、磁开关技术和反谐振网络调制技术建立全固态脉冲驱动源,初步实验结果表明当直流电源提供100 V的充电电压时,该全固态脉冲驱动源可输出14.4 kV左右的准方波信号,脉宽约194 ns,验证了该技术方案实现输出百纳秒准方波信号的可行性,为建立百MW长脉冲信号输出的全固态脉冲驱动源模块提供了设计思路。
全固态脉冲驱动源 分数比可饱和脉冲变压器 Marx技术 磁开关技术 反谐振网络调制技术 all-solid state pulse generator fractional-turn ratio saturable pulse transformer Marx generator magnetic compression anti-resonance network 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025009
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
针对电容储能型重频强流电子加速器对自动控制的要求, 研制了一套基于LabVIEW和PIC单片机的远程触发控制系统。本系统用普通的数据采集卡和单片机硬件实现了复杂的电路控制和时序控制, 具有信号采集、调用表格数据、控制晶闸管触发等功能, 以实现储能电容对变压器原边电容的稳定谐振充电。将该控制系统应用在重频强流电子加速器平台, 重复频率运行时, 能够保持原边电容充电的一致性和稳定性, 系统长时间运行可靠、稳定、抗干扰能力强。
储能电容 强流电子加速器 控制系统 PIC单片机 capacitive energy storage intense-electron-beam accelerator control system LabVIEW LabVIEW PIC MCU 
强激光与粒子束
2016, 28(7): 075101
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
研究了反谐振式脉冲形成网络的紧凑化、小型化问题。介绍了两节反谐振式网络的组成和特点,并建立了相应的电路模型,运用电路的拉普拉斯变换和方波的傅里叶级数展开,通过波形拟合和参数对比的方法,找到了一种解决此类型电路输出方波脉冲的参数计算方法。模拟仿真结果显示: 此网络输出的方波脉冲平顶约占整个脉冲时间的1/4且基本无抖动,前沿约占整个脉冲时间的1/7,半高宽约占整个脉冲时间的5/7。利用此方法设计了一套实验装置,并进行了初步的实验探究,实验结果表明: 利用两节反谐振式网络可获得输出波形质量较好的百ns级方波脉冲输出,与理论分析结果基本一致。
脉冲形成网络 反谐振式网络 紧凑化 小型化 方波脉冲 pulse forming network anti-resonance network compact miniaturization square pulse 
强激光与粒子束
2016, 28(4): 045008
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
利用超高速相机Hsfc-Pro对绝缘子真空表面闪络光学特性进行了研究, 重点分析了平板和刻槽结构圆盘形介质样品在指状电极下闪络通道的差异以及刻槽结构对材料绝缘强度的提升。实验结果表明: 槽纹的引入改变了闪络通道的形成位置, 平板结构介质样品的表面闪络一般是沿两电极中心连线发展, 而刻槽结构介质样品的表面闪络则是沿介质边缘发展。这导致后者的闪络时延至少是前者的π/2倍, 证明了刻槽结构可以在不增加器件尺寸的前提下有效提高介质材料的绝缘强度。
刻槽绝缘子 表面闪络 光学诊断 长脉冲 grooved dielectric surface flashover optical diagnostic long pulse 
强激光与粒子束
2013, 25(5): 1205
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于一台长脉冲低阻抗强流相对论电子束加速器,对聚四氟乙烯、高分子量聚乙烯和聚碳酸酯在真空百ns高压脉冲下的绝缘特性进行了测量,重点研究了周期刻槽结构对材料绝缘强度的提升能力。实验表明:刻槽结构的引入可以有效地提高介质材料的闪络时延;聚碳酸酯是3种材料中比较优越的一个,刻槽处理可以使其闪络延时获得90%左右的提升。扫描电镜分析的结果也表明材料的表面特性是影响介质样品闪络时延的一个重要因素。
长脉冲 真空表面闪络 刻槽绝缘子 次级电子倍增 long pulse vacuum surface flashover grooved dielectric multipactor 
强激光与粒子束
2012, 24(4): 801
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
紧凑型Marx发生器不但体积小,重量轻,而且能量效率高,能以一定的重复频率运行,在窄带、宽带和超宽带高功率微波源中获得了广泛的应用。这种类型的高功率微波源是近几年来国内外的研究热点和重要发展方向。对国内外基于紧凑型Marx发生器的高功率微波源的研究进展进行了系统介绍,评述其输出参数和结构特点,并探讨其发展趋势,为正确把握基于紧凑型Marx发生器的高功率微波源的发展动态、科学探索其技术路线提供参考和依据。
Marx发生器 高功率微波 结构特点 输出参数 发展趋势 Marx generator high power microwave structure characteristic output parameter developing trends 
强激光与粒子束
2012, 24(4): 757
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
强流电子束加速器运行时,临近的计算机和示波器会发生黑屏,这是由于在该过程中产生了较强的电磁辐射干扰。采用实验研究的方法,对实验室研制的强流电子束加速器产生的电磁辐射进行了测量和分析。结果表明:强流电子束加速器产生的电磁辐射主要来源于初级气体开关触发、初级气体开关导通以及气体主开关自击穿导通3个过程。其中,初级气体开关导通时辐射的电磁波强度较大,其强度最大处在与开关相同高度的位置。此外,强流电子束加速器在运行过程中的电磁辐射为低频辐射,主频为21 MHz。
强流电子束加速器 气体开关 电磁辐射 频谱 intense electron-beam accelerator gas switch electromagnetic radiation frequency spectrum 
强激光与粒子束
2011, 23(11): 2901
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
研制了一种结构紧凑、电压升压倍数高达109倍的200 kV级脉冲变压器, 以实现高压脉冲变压器的小型紧凑化。用电磁理论分析、电路模拟及实验测试3种方法对变压器的耦合、耐压和输出特性进行了研究, 对重要参数进行了计算和设计。采用晶粒取向硅钢薄带作为变压器磁芯, 且磁芯闭合, 变压器的有效耦合系数高达0.95以上。高分子材料的绝缘套筒结构和分层交替的绕线方式, 使得变压器在初级低压充电2.1 kV时, 次级可输出幅度为230 kV、半高全宽为3 μs的高电压脉冲。模拟和实验结果验证了理论设计的合理性。
脉冲变压器 升压倍数 耐压 硅钢薄带 有效耦合系数 半高全宽 pulse transformer step-up ratio silicon-steel strip effective coupling coefficient full width at half maximum 
强激光与粒子束
2010, 22(12): 3047
作者单位
摘要
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
利用拉普拉斯方法严格求解双电报方程, 得到了内外线传输时间不相同的螺旋Blumlein脉冲形成线在纯电阻负载上输出电压波形的解析表达式, 分析并讨论了螺旋Blumlein脉冲形成线内线传输时间等于外线、小于外线和大于外线等3种情况下输出电压的特点, 同时与波过程分析方法进行了比较, 结果完全一致。研究结果表明, 对于内外线非等传输时间的螺旋Blumlein脉冲形成线, 与传统Blumlein脉冲形成线相比, 具有其显著的特点。
脉冲功率技术 螺旋Blumlein脉冲形成线 脉冲宽度 电报方程 pulse power technology spiral Blumlein pulse forming line pulse duration telegraph equations 
强激光与粒子束
2010, 22(8): 1964

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