对大气环境中脉冲电压加载下绝缘介质沿面闪络放电开展了初步放电图像诊断研究。采用超高速可见光分幅相机诊断指状电极结构下有机玻璃材料在大气环境中不同时刻闪络通道发光图像特征。实验结果表明：闪络通道形成和扩张阶段中, 阴极区域和阳极区域均产生放电发光, 放电通道沿固体电介质表面快速贯穿, 贯穿时间约15 ns, 贯穿后发光通道逐渐扩张至一定区域, 发光强度大, 维持时间长, 整体发光时间可持续到μs量级, 放电通道内能量分布有所差异。

产生脉冲电流约50 MA的大型LTD装置功率源由数十万个电容器、开关和触发器组成。规模庞大的功率源采用串联系统可靠性模型，其可靠度想要达到一个较高的水平，存在所要求的开关可靠度难以实现的情况。大型LTD装置功率源的主要故障模式为开关自击穿和触发器故障，开关自击穿将导致其所在的模块故障，而触发器一对多的触发方式，使其故障时引起更多的模块故障。在LTD装置输出性能满足要求的前提下，允许存在一定数量的模块故障，并且控制故障模块分布，是实现功率源高可靠度的关键。基于概念设计的大型LTD装置功率源构成框架，分别建立了在功率源、支路、分层上控制故障模块数量的可靠性模型。采用蒙特卡罗方法对该模型进行仿真计算，得出了在给定的功率源可靠度条件下开关和触发器需要达到的可靠度。为实现该可靠性模型，使故障模块不对其他部分产生影响，还对故障模块隔离技术进行了分析。

直线变压器驱动源(LTD)是近年来发展起来的一种新型电路拓扑技术，具有结构紧凑、参数调整灵活、能量效率高等优点。根据闪光照相的需要，开展了基于方波LTD技术的闪光照相驱动器设计，驱动器输出电压约3 MV，负载阻抗约40 Ω(杆箍缩二极管特征阻抗)。主机共由30个方波LTD模块串联而成，单个LTD模块采用16个放电支路(包含12个为基波支路和4个为谐波支路)并联，其中每个放电支路由2台脉冲电容器和一只多间隙气体开关串联组成。LTD次级采用变压器油绝缘，整机长度接近8 m。电路计算表明，驱动器输出电压大于3 MV，上升沿约16.8 ns，脉冲宽度约98 ns。

采用数值方法分析了阻抗各向同性、波速不变的变阻抗传输线(指数型、双曲型和线性型)的电压反射系数,得到了能量传输效率与归一化频率、阻抗变比之间的关系。结果表明,在低频条件下(归一化频率小于2),指数传输线的能量传输效率最高。计算了Z300装置变阻抗传输线的能量传输线效率,指数线为91.6%、双曲线为90.4%,圆锥线为91.2%。

“贝加尔”(Baikal)装置是当今世界上在建的最大的脉冲功率驱动热核聚变和高能量密度研究装置, 从最初建造“贝加尔”装置概念的提出, 其技术路线和主要参数经历了一系列的发展和演变过程。综合介绍了“贝加尔”装置概念设计提出的历史背景、发展演变过程和目前的研究进展, 描述了“贝加尔”装置的主体性能和技术路线, 着重分析了装置主要部件的结构和性能参数。

对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点,考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平; 简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系,计算结果表明: 存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度,承受最大工作场强的绝缘环个数下,工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑,该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。

基于10级模块串联的1 MV快脉冲直线型变压器驱动源装置,分别开展了1～3个模块在不充电或不触发时装置的整体输出参数测试。结果表明,在二极管负载阻抗基本不变的情况下,装置输出电流和电压降低的数值约为故障模块数与总模块数的比值。与所有模块正常工作时相比,脉冲上升时间分别增加10,22和32 ns,脉冲宽度分别增加13,23和48 ns。根据电路分析以及模块实际电参数建立了装置的等效电路模型,模拟得到的不同数量模块不工作时的输出电压变化趋势与实验结果基本一致,并利用电路模型对故障模块中开关两端的电压进行了模拟和分析。

在进行感应电压叠加装置设计时,为了使初级脉冲形成与传输系统产生的快前沿高压脉冲均匀耦合到次级传输线,需要建立感应腔的二维电路模型对电磁波在角向传输线中的传播过程进行分析,并基于电路计算结果优化设计角向传输线阻抗分布规律，使次级传输线中电流能够均匀分布。由于角向传输线结构复杂,没有精确求解阻抗值的解析公式,介绍了一种基于电报方程和瞬态电磁场仿真求解复杂结构传输线阻抗值的方法,采用该方法对等宽度和变化宽度两种结构角向传输线阻抗值进行了评估。研究结果表明，相比于三平板传输线阻抗计算公式,采用微带传输线阻抗计算公式对角向传输线阻抗值进行求解结果更加精确。