通过建立脉冲重复频率寿命测试平台研究ms级脉冲放电领域的脉冲电容器的寿命特性。平台采用的输出功率为30 kW重复频率充电机,其输出电压0~12 kV; 脉冲放电回路采用晶闸管作为开关,最高重复频率为100 Hz; 负载采用电阻和电感调节回路波形。通过该测试平台可以研究各个阶段的经历时间和重复频率对电容器寿命特性的影响以及重复频率工况下脉冲电容器的失效机制。

分析了金属化膜电容器的寿命特性,根据电容器寿命Weibull分布、可靠性分析和影响因素等建立了从元件到整机的电容器寿命预测模型。通过电容器元件和整机的寿命试验,验证了该预测模型的适用性。研究结果表明: 储能密度0.5 kJ/L下寿命达到6万次以上; 储能密度0.95 kJ/L下寿命达到2万次以上; 通过新技术措施改进,2.0 kJ/L下寿命达到1000次以上。

通过对圆柱体电容器内部压强进行计算分析，研究提升电容器寿命的方法。首先分析得出，电容器内部层间压强的提高可以减小自愈能量，降低脉冲放电过程中的电容量损失，因此可以提升电容器寿命。其次，提出了电容器内部层间压强的计算模型。试验结果表明: 通过合理的热处理工艺，电容器寿命可提高30%; 当外包膜层数从20层增加到100层时，电容器寿命提高38%。

分析了高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻的特点，得出高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻是电容器介质膜泄漏和自愈过程的综合反映。针对高场强下的应用条件提出一种金属化膜电容器绝缘电阻的测试方法，并对高场强下电容器的绝缘电阻进行测试。测试结果表明：在300~400 V/μm工作场强范围内金属化膜电容器绝缘电阻随工作场强增大会急剧减小，由于自愈的作用，绝缘电阻下降幅度随场强增加会逐渐变缓；在20~50 ℃工作温度范围内，金属化膜电容器绝缘电阻随温度升高会急剧减小，同样由于自愈的作用，绝缘电阻下降幅度随温度增高会逐渐变缓。分析得出，高温高场强下金属化膜电容器介质膜泄漏将会导致电容器电压出现明显下降，影响电容器和脉冲功率系统的储能效率。

金属化膜电容器是惯性约束聚变激光装置能源系统最重要的元器件之一,其可靠性水平对整个装置的可靠性和运行维护费用有着重要的影响。在分析金属化膜电容器失效机理的基础上,采用Wiener过程对其性能退化过程进行建模,得到了其寿命分布。在此基础上,提出了一种综合性能退化数据和寿命数据的可靠性评估方法。给出了一种评估精度的分析方法,对综合评估方法和基于性能退化数据评估方法的精度进行了分析,结果表明,综合评估方法的评估精度高于基于性能退化数据的评估方法的评估精度。

评述了激光聚变主放大器能源系统的演变过程.在简要评述传统能源系统的基础上,重点指出目前正朝向建立大型的能源组件实现模块化的方向发展,以减少系统元件数目,降低造价.结合NIF和神光Ⅲ原型能源模块的设计思路,述评了减少元件数目、降低造价、建造大型储能模块,以及采用大容量转换开关所带来的技术挑战和解决办法.同时指出开展能源单元技术(包括性能、风险、价格)研究是十分必要的.