中国工程物理研究院 流体物理研究所，脉冲功率科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621999
为测量4 MV感应电压叠加器的电压，设计和标定了多个D-dot电压探头。频响测试结果表明探头频率上限大于270 MHz，满足待测电压信号频率响应需求。标定中，由于分压器与探头的安装位置不同，为了避免传输线阻抗失配导致快前沿电压信号在不同测量点的电压波形差异，采用前沿数百纳秒的脉冲信号开展标定。由于探头的低频特性同时满足标定与实测的需求，因而标定的准确性得以保证。考虑装配结构及精度对探头灵敏度的直接影响，次级电压探头采取了在感应腔逐级安装过程中的在线标定方法。由于靠近二极管的电压探头受到电子等影响导致波形畸变，因此直接测量负载电压存在困难。4 MV装置的多发实验结果表明，输出端传输线上电压波形与其下游位置电压波形之差，与用两者之间电感计算的电压波形相吻合，说明采用二极管上游电压探头的测量结果来计算二极管电压是行之有效的。
感应电压叠加器 脉冲电压 D-dot探头 频率响应 标定 induction voltage adder voltage pulse D-dot sensor frequency response calibration 强激光与粒子束
2023, 35(9): 095002
强激光与粒子束
2022, 34(9): 094001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
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。
感应电压叠加装置 感应腔 角向传输线 微带传输线 阻抗 induction voltage adder induction cavity azimuthal transmission line micro-strip transmission line impedance 强激光与粒子束
2016, 28(2): 025001
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
提出了一种基于卷绕型带状线和感应电压叠加器的重复频率脉冲电子束加速器的技术方案。介绍了一台感应电压叠加器感应单元的结构设计，并建立相应的电路模型，对其响应特性进行了模拟研究。介绍了卷绕型带状线的设计原理，制作了一台输出阻抗约3 Ω、脉冲宽度约230 ns的固态化卷绕型带状脉冲形成线。利用该脉冲发生器作为馈源，对感应电压叠加器感应单元的响应特性进行了实验研究，表明感应单元响应良好。对4级感应电压叠加器分别进行了单次脉冲和5 Hz重复频率的实验研究，结果表明叠加器的输出电压约为输入电压幅值的4倍，电流效率约80%，重复频率条件下，脉冲序列重复性较好。
脉冲功率 感应电压叠加器 感应单元 卷绕型带状线 响应特性 pulsed power induction voltage adder induction cell rolled strip line response characteristic 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2821
根据脉冲驱动源和负载参数, 提出了3 MV感应电压叠加器磁感应腔的设计指标为1.2 MV/70 ns。由感应腔的电流传输效率和真空同轴线绝缘要求, 确定了磁芯的几何尺寸; 研制了矩形比为0.5的预退火非晶磁环, 明确磁环数量不少于6只; 在30 T/s时, 实验测量的最大脉冲相对磁导率与饱和波模型计算结果相当; 估算磁感应腔的等效激磁电感约为7.3 μH, 涡流损耗电阻约为139 Ω。根据临界击穿场强的经验公式, 采用电场数值分析方法, 确定了磁感应腔的电气结构; 实验验证了磁感应腔设计有效性; 建立了基于磁感应腔的3 MV感应电压叠加器全电路模型, 阳极杆箍缩二极管电压、电流计算波形, 与实验结果基本相符。
感应电压叠加器 磁感应腔 磁环 击穿场强 阳极杆箍缩 角向传输线 电路模型 induction voltage adder induction cavity magnetic toroid breakdown field intensity rod pin diode angular transmission line circuit model
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
为了解感应电压叠加器(IVA)对馈入脉冲的响应特性, 尤其对上升前沿、平顶的影响, 从理论和实验两个方面对IVA模块进行了研究。介绍了IVA的工作原理, 利用集**数方法建立了相应的电路模型, 通过拉普拉斯变换分析了感应电压叠加器对方波脉冲上升前沿和平顶的响应,并在一个特定的IVA模块上进行了实验研究。选择输出阻抗约1.2 Ω、脉宽约1 μs的脉冲形成网络作为馈源, 在匹配负载上得到的波形与输入波形在幅值、上升前沿方面达到了很好的吻合, 平顶出现略微的顶降, 与理论预期相一致。
脉冲功率 感应电压叠加器 响应特性 脉冲形成网络 拉普拉斯变换 pulsed power induction voltage adder response characteristic pulse forming network Laplace transform
设计了应用于感应电压叠加器中的水介质主开关与峰化开关,主开关的电极结构为“平板-环型”,峰化开关的电极结构为“环型”。研究了开关在300 ns脉冲电压下的自击穿特性,给出了不同工作电压下开关的间隙距离。实验结果表明,主开关与峰化开关的结构合理、击穿特性稳定、相互配合良好,峰化开关可以有效地峰化主脉冲,降低预脉冲的幅值。主开关的实验结果同时验证了Martin经验公式的适用性。
感应电压叠加器 MV级开关 自击穿特性 主开关 峰化开关 预脉冲 induction voltage adder MV water switch self-break character output switch peaking switch prepulse
