为满足脉冲磁窗技术对磁体激励电流的需求(平台期时间1~10 ms可调, 最小值约24 kA), 研究了一种能量利用率高、能库小的多电容器组分时放电电源。设计了脉冲电源的拓扑结构, 基于仿真分析了电源参数与电流纹波、电容器组路数之间的关系, 及其对放电回路参数变化的敏感性, 给出了6路电容器组分时放电的优化结构, 并通过实验进行了验证。实验过程中通过晶闸管串联提高了其关断的可靠性, 通过二极管三串两并的方式解决了重频模式下二极管承受反向电压能力下降的问题, 进一步提高了电源放电的可靠性。

为建立有效的晶闸管模型来仿真晶闸管关断时过电压, 减小晶闸管过压损坏的概率, 以最大通流150 kA、耐压5.2 kV的脉冲晶闸管为研究对象, 将其前置于脉冲形成单元回路中作为大功率开关使用, 记录放电过程中晶闸管两端电压及电流。实验数据表明: 恢复过程中的电流下降率、反向恢复电荷、反向恢复电流峰值随通态电流峰值的增大而增大, 晶闸管关断时间随通态电流峰值的增大而减小。此外, 在关断过程中, 当电流下降率在-50~1000 A/μs时, 电流下降率与电流峰值为线性关系。因此, 在大脉冲电流条件下, 推导反向恢复过程参数与通态电流参数的关系时电流下降率可用与电流峰值的线性关系代替。基于Matlab仿真平台, 建立了具有反向恢复过程的脉冲晶闸管模型。该模型仿真得到的晶闸管反向恢复电流峰值与实测结果较为吻合, 反向恢复电压尚待进一步修正。

简述了脉冲功率开关的发展及国内外脉冲功率晶闸管产品的现状，并详细介绍了国内的脉冲功率开关产品及其特点。阐述了脉冲功率晶闸管组件产品的设计与应用，以及半导体脉冲功率开关的测试试验平台。简要介绍了脉冲功率晶闸管及其组件在工程应用中的同步驱动、感应取能和串联均压等关键技术，并简述了脉冲功率晶闸管组件的工程应用实际效果。阐述了半导体脉冲功率开关及其测试试验平台的发展方向。