快脉冲直线变压器驱动源 (FLTD)是目前经济、高效构建大型脉冲功率源的重要技术途径，但其多 “子块”串并联的电路拓扑对开关提出极严苛的技术要求。针对多开关同步时系统自放电概率骤增的难题，开展 FLTD气体火花开关自放电特性研究。选取三电极场畸变和多间隙两种典型开关结构，在 ±100 kV条件下研究放电电流和开关结构参数对自放电概率的影响规律。研究结果表明， 29 kA脉冲电流多次作用下，三电极场畸变开关和六间隙开关自放电电压均服从 Weibull分布，三电极开关放电分散性约 4%，而六间隙开关放电分散性超过 15%，两类开关均出现较明显的提前放电现象。分析认为开关放电分散性大与中间电极悬浮导致间隙电压分布不均有关，采用电阻强制均压的方式，三电极场畸变和六间隙多通道开关放电分散性明显减小，分别减小至 2%和 5%。

针对25 μm 2605TCA非晶涂层、25 μm 2605SA1非晶夹膜和50 μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯，对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明：改变磁芯激磁条件，磁通密度变化量(ΔB)几乎不变，DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1 T，2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4 T；不同激磁条件下，相对磁导率变化较为明显，三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小，当激磁特征参数由67 V/(cm2·ns)增加至129 V/(cm2·ns)时，2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200，2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400，相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率；DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差，最大相对磁导率仅为130。

目前MA级快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)模块一般引入2~4路快前沿(约20 ns)高幅值(100 kV)电脉冲触发，百TW级数十MA的FLTD驱动源含有数千个模块，其触发系统非常庞大，并且要求触发脉冲按照精确时序到达各级串联模块，以便实现与次级行波同步的感应电压高效叠加，触发系统成为大型FLTD驱动源的瓶颈之一。在之前提出的一种利用一路外触发脉冲实现数十模块串联FLTD与次级行波同步的感应电压高效叠加触发方式基础上，设计了4级串联共用腔体的MA级FLTD模块组，每级共24支路，其中1个用作触发支路，主放电支路由2只100 nF双端引出电极电容器和1只GW级气体开关组成；建立了16级串联、次级为水线的单路FLTD电路模型，数值仿真研究了支路开关自放电、触发支路开关闭合时序与分散性，以及次级传输线阻抗对驱动源的影响。

提出一种多级串联共用腔体新结构快脉冲直线变压器驱动源(FLTD),每级采用一个不包围磁芯支路和角向传输线实现单级感应腔同步触发,引入一路外触发脉冲实现共用外腔体的多级串联FLTD按理想感应电压叠加器(IVA)时序触发。三级串联共用腔体FLTD和常规三级串联FLTD的等效电路和三维电磁模型初步计算结果表明,新结构FLTD与常规结构FLTD具有相同的输出性能。采用新结构可大幅降低Z 箍缩ICF/IFE FLTD驱动源的触发与充电要求,具有重要工程应用价值。

基于前沿约100 ns、电流约100 kA的快前沿直线脉冲变压器(FLTD)平台, 开展了单丝电爆炸相关实验研究。围绕FLTD平台搭建了激光探针和可见光分幅相机等离子体图像诊断系统, 采用可见光PIN和XRD分别测量了单丝电爆炸的辐射特性。实验获得了不同时刻对应的W丝(15 μm)和镀膜W丝(15 μm W+2μm 聚胺亚胺)电爆炸的物理图像, 呈现了两种情况下金属丝融蚀过程以及等离子体不稳定性发展的过程。实验结果表明, 镀膜能够增加电流初始阶段的能量馈入, 进而改善金属丝的电爆炸特性。

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。

分析了直流叠加脉冲电压(定义为复合电压)下次级感应电压触发快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)中气体开关击穿延时过程,给出了击穿延时的估算公式。初步实验研究了FLTD用三电极气体开关在复合电压作用下的击穿特性,结果表明: 在±70 kV直流充电电压叠加300 kV/30 ns快脉冲电压的复合电压作用下,气体开关的击穿延时小于相同工作系数下常规触发方式的击穿延时,采用SF6气体绝缘时,击穿延时较常规触发方式减小了17%～30%; 采用N2绝缘时,减小了约50%,开关工作系数为55%时,击穿延时抖动小于5 ns; 理论估算的复合电压下击穿延时与实测结果基本吻合。

介绍了一套用于多间隙气体开关光学诊断的光纤探测系统，该系统主要由光纤阵列探测器和沉入式日盲型光纤探测器构成。用该系统研究了多间隙气体开关的详细击穿过程，并分析触发电压、气压及紫外光预电离对开关性能的影响。光纤阵列探测器定时精度小于0.6 ns，脉冲响应3.2 ns；日盲型光纤探测器光谱响应为260~320 nm，通过实验可知，气体开关击穿次序为：3#-2#-1#-4#-5#-6#，统计时延和过压击穿时延占主要部分；提高开关的触发电压、降低开关的工作气压，主要影响开关击穿过程的前半部分，从而降低开关的击穿抖动；如果能够产生强度稳定的紫外光，可以改善开关的抖动性能。