A high-current pulse forming network (PFN) has been developed for applications to artificial solar-wind generation. It is switched by staticinduction thyristor (SIThy) and is capable of generating pulsed current of ~9.7 kA for a time duration of ~1 ms. The SIThy switch module is made that it can be controlled by an optical signal and it can be operated at elevated electrical potential. The experiments reported in this paper used two switch modules connected in series for maximum operating voltage of 3.5 kV. The experimental results have demonstrated a pulsed high-current generator switched by semiconductor devices, as well as the control and operation of SIThy for pulsed power application.

针对微波驱动源、固态调制器等对宽平顶脉冲源的应用需求，开展了基于脉冲形成网络输出准方波的理论研究与分析设计。首先采用Prony算法获得准方波波形的解析表达式，然后基于最佳一致逼近的优化控制思路，列出极点控制方程，采用数值方法求解非线性方程组，获得优化波形参数。在此基础上采用阻抗函数匹配的算法求解出脉冲形成网络的元件参数初始值，根据工程设计的实际情况舍弃部分参数并对个别参数进行优化后，获得最终的元器件参数。通过理论分析与数值模拟相结合的方法，系统地给出了获取长脉宽、低纹波准方波脉冲形成网络的设计方法以及设计准则。该方法可用于设计任意阶低纹波系数的准方波脉冲源，也可用于设计其他输出波形要求的脉冲源。

双极性脉冲电源是磁控溅射系统中的关键设备之一。根据铌溅射处理装置的技术要求，研制了一套输出电压0~800 V可调、脉冲宽度20~200 μs可调、频率0~60 Hz可调、脉冲电流最大幅值约150 A的双极性脉冲电源，分别给出了该电源在水电阻负载和等离子体负载下的实验结果。设计上采用DSP控制开关电源的方式对储能电容器进行恒流充电；综合应用FPGA，PLC及触摸屏组成人机交互系统，控制输出光脉冲信号，经负压偏置驱动后使桥式结构的脉冲形成网络产生正负交替双极性脉冲。通过大量实验论证，该电源解决了等离子体负载放电打弧等问题，达到了理想的溅射效果，满足了指标要求。

介绍了一种基于电触发技术的重复频率脉冲驱动源,其突破了双电容结构脉冲成形、紧凑型结构高压产生、大电流条件下重复频率稳定运行等关键技术,采用电路结构最简单的Marx电压叠加技术,解决了Marx在重复频率运行中的技术难点。脉冲功率驱动源设计输出功率20 GW、脉冲宽度180 ns、重复频率1~50 Hz,输出功率和重复频率在一定范围内可调。研制的脉冲功率驱动源体积仅2.5 m3,重量低至2.2 t,脉冲形成单元储能密度高达23 kJ·m-3,驱动源单次工作状态下输出功率约20 GW; 在重复频率30 Hz工作状态下,输出功率16 GW、连续运行时间10 s、系统抖动约6 ns,系统运行稳定可靠。

设计了基于弧形Blumlein 脉冲成形网络(Blumlein PFN)的LTD型重复频率长脉冲功率模块。该模块将四路阻抗均为24 Ω的弧形Blumlein PFN对称分布在LTD外筒圆周上, 连接于LTD的初级绕组上, 并采用两个激光触发放电开关同步驱动, 整个脉冲功率模块结构紧凑, 缩短了高压馈线和开关引线长度, 有利于形成良好脉冲波形。在此基础上研制了两模块重复频率长脉冲功率源, 实验结果表明, 研制的长脉冲功率源在5 Hz重频运行时假负载上输出脉冲幅值约为260 kV, 脉冲功率达到5.2 GW, 脉冲宽度约170 ns。

采用砷化镓光导开关和Blumlein型脉冲形成网络以级联的拓扑形式构建平顶输出功率源, 驱动工业X光二极管产生X射线。提出了一种轮辐状金属-陶瓷沿面阴极, 并与普通金属阴极工业X光二极管重复频率实验结果进行比较。研究表明: 受限于阴极重复频率下的电流发射能力, 普通金属阴极工业X光二极管难以实现1 kHz重复频率, 采用新型阴极二极管实现了1 kHz重复频率2猝发脉冲X光输出, 这两个脉冲的二极管功率、X射线信号基本一致。

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。

利用PSpice软件，在考虑互感的情况下对直线型、L型和U1型结构的脉冲形成网络进行电路仿真，同时采用瞬态场路同步协同仿真方法对5种不同连接结构的脉冲形成网络进行三维建模和仿真，并对这5种不同连接结构的脉冲形成网络进行实验，实验结果显示：5种不同结构脉冲形成网络的输出波形的上升沿约为45 ns；U1，U2型和U3型结构的脉冲形成网络输出脉冲的半高宽分别为166，158和154 ns，且其平顶处存在较大波动。将电路和瞬态场路同步协同方法得到的仿真结果和实验结果进行分析和比较，结果表明：瞬态场路同步协同仿真方法能很好地模拟脉冲形成网络的工作过程和输出波形，实验中的匹配负载和开关电感都要比仿真中的大，U型结构脉冲形成网络有利于实现脉冲功率源系统结构的紧凑化和小型化。