强激光与粒子束
2022, 34(6): 064006
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
根据绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作特性，研究设计了一种应用于脉冲功率系统的开关驱动电路，实现了IGBT的快速开通。阐述了驱动电路的原理，设计了基于平面变压器的驱动电路，在驱动芯片基础上为栅极提供幅值为60 V脉冲电压，提高开关速度。最后使用Blumlein双线结构对驱动电路的性能进行了实验验证。应用这种驱动方式，提高了集电极电流上升速率。实验结果表明，在1000 V的工作电压下，通过IGBT的脉冲电流达到了470.53 A，脉冲前沿为40 ns，di/dt达到9.41 A/ns，相比数据手册提供的数据，该电流上升速度提高了7.53倍，实现了对IGBT的快速驱动。
栅极驱动 平面变压器 脉冲功率系统 IGBT IGBT gate drive current slope di/dt planar transformer pulsed power system 强激光与粒子束
2018, 30(1): 015001
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
研制了一种百千伏紧凑型Marx发生器,介绍了紧凑型Marx发生器的工作原理和设计原则。依据设计原则采取单边充电,陶瓷电容作为储能元件,开关和绝缘腔体一体化设计,功能模块化等措施使得Marx发生器结构紧凑。该发生器前级部分集成了触发、充电和气路控制模块,只需提供气源和市电即可实现可靠工作; 该发生器输出电压范围为15~100 kV,通过不同的负载转接结构已用于高压触发装置和电磁脉冲模拟装置脉冲源等应用。
Marx发生器 紧凑型 脉冲功率系统 模块化 Marx generator compact pulsed power system modularize 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045016
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
研制了一种主要用于脉冲功率系统前级触发用的Marx发生器，介绍了其工作原理和主要参数。该Marx发生器采用单边充电技术路线和同轴紧凑型结构，高压脉冲采用柔性高压同轴电缆输出，在75 Ω匹配负载上获得了超过170 kV的高压脉冲输出，脉冲宽度超过200 ns，在140~160 kV工作区间内其前沿小于3 ns，抖动不超过1.5 ns。该Marx发生器工作范围宽，稳定可靠，很好地满足了高功率脉冲触发系统的要求。
Marx发生器 快前沿 低抖动 触发 高功率脉冲系统 Marx generator fast risetime low jitter trigger pulsed power system 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045001
1 华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室, J-TEXT中美联合聚变研究实验室， 武汉 430074
2 中科华核电技术研究院有限公司， 广东 深圳 518124
设计了一种变流用的带绕式空芯变压器，分析了变压器的工作原理并详细介绍了其制作过程。该变压器主要由引线、绝缘膜、铜带和内绝缘筒组成。在电容器充电电压为2500 V的条件下，实验得到该变压器原副边电流峰值分别为5.52 kA和1.48 kA，电流上升率分别为37 A/μs和138 A/μs。理论分析和实验结果表明:该变压器可以有效降低脉冲功率电路对开关电流上升率的要求，从而将重复频率和稳定性能更好的晶闸管应用于脉冲大电流系统，可以大大提高系统的放电频率和寿命。
脉冲功率 空芯变压器 晶闸管 电流上升率 pulsed power system air-core transformer thyristor current rising rate
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
根据重复频率脉冲功率系统中大功率开关器件氢闸流管的触发原理，针对选用的氢闸流管VE4147的触发要求，设计了直流偏压-150 V、空载电压2 000 V、脉冲电流10 A、脉冲宽度800 ns、重复频率10 kHz的触发器。设计中着重从增强抗干扰能力、降低功耗、改善散热等方面进行考虑，保证触发器以10 kHz的重复频率持续工作，已经应用于100 kV/2 kHz高压脉冲电源、70 kV/10 kHz氢闸流管老练平台、150 kV/1 kHz可调脉宽电晕等离子体驱动源等多个重复频率脉冲功率系统中。
脉冲功率系统 氢闸流管 重复频率 触发器 pulsed power system hydrogen thyratron repetition-rate trigger device
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
提出并设计了一种Marx发生器线路,将电路模拟和实验验证结果与传统的Marx线路进行了比较,结果表明,所设计的线路通过保证Marx后级开关上的过电压幅值,来保证开关可靠击穿并减小开关自击穿所需时间,从而减小Marx发生器的抖动和增大工作范围。在此线路基础上,设计了一种用于直线感应加速器脉冲功率系统的Marx发生器,该发生器采用正负双极性直流充电,使用低抖动的场畸变火花隙开关作为脉冲形成开关,最大储能16.87 kJ,最高输出电压450 kV,在一定工作状态下可以达到亚纳秒级的时间抖动。
Marx发生器 火花隙开关 亚纳秒抖动 直线感应加速器 脉冲功率系统 Marx generator spark gap switch subnanosecond jitter linear induction accelerator pulsed power system
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
用于直线感应加速器的3.5MeV注入器脉冲功率系统采用了感应叠加原理.整个系统包含了脉冲形成系统、触发系统以及感应腔负载.脉冲形成系统主要由Marx发生器和Blumlein脉冲形成线组成,产生12个脉宽约90 ns,幅度约200kV的高压脉冲,通过12个感应腔和变阻抗阴阳极杆,在阴阳极间隙处产生3.5 MV的二极管电压,由天鹅绒阴极发射强流电子束.触发系统主要由两级触发开关构成,严格控制12个高压脉冲的输出时间,时间分散性统计值小于1 ns(动作时间抖动).采用该脉冲功率系统注入器能产生能量约3.5 MeV,电流2～3 kA的强流电子束.
直线感应加速器 脉冲功率系统 注入器 感应腔 强流电子束 LIA Pulsed power system Injector Induction cell Intense electron beam
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
为了提高水介质脉冲形成线的储能密度和减小大型加速器的脉冲功率系统几何尺寸,实验研究了水在静压力作用下的耐压强度.简要介绍了液体绝缘介质的击穿机理,在设计的水介质耐压实验装置上研究了去离子水介质在压力作用下的脉冲击穿特性.结果表明,当压强由0.1MPa增加到0.7MPa时,水的击穿场强由25.3MV/m增加到46.7MV/m.
脉冲击穿 压力水介质 击穿场强 压强 脉冲功率系统 Pulsed breakdown Pressured deionized water Breakdown stress Pressure Pulsed power system
China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413
Chinese Journal of Lasers B
1996, 5(6): 485
