国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术,提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上,研制了中等电压等级的重复频率初级电源; 改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性; 优化了系统整体电路结构,利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能; 设计了合理的复位路径,实现了各部分磁芯的在线直流复位; 并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果,脉冲波形的重叠一致性好。
固态化 长脉冲驱动源 磁开关 低阻脉冲形成网络 感应电压叠加器 重复频率 直流复位 solid state high power long pulse generator magnetic switch low impedance pulse forming network inductive voltage adder repetition rate direct current reset 强激光与粒子束
2016, 28(2): 025004
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术,提出了一种固态化高功率长脉冲驱动源技术方案,该方案充分利用了绝缘规律,可实现模块化设计,具备提高系统稳定性、可靠性、重复频率和长时间运行的潜在优势。目前,针对系统方案进行了电路模拟计算,研制了各关键子系统,开展了全系统的初步联合实验,在假负载上输出了功率2.1 GW、脉宽约170 ns的高压脉冲,验证了技术方案的合理性。
固态化 长脉冲驱动源 磁开关 低阻脉冲形成网络 感应电压叠加器 solid state long pulse generator magnetic switch low impedance pulse forming network inductive voltage adder 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045004
1 国防科技大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 西北核技术研究所, 西安 710024
为了提高固态脉冲功率驱动源的工作性能，研究了使用磁开关作为主开关的关键参数。分析了磁芯体积、磁芯损耗以及饱和电感等关键参量对磁开关工作性能的影响。结果表明：对于选用的磁开关，当磁性高度为0.05 m时，磁开关的封装系数取得极大值;平均磁路长度大于1 m时，磁芯绕组的饱和电感变化缓慢。利用饱和波理论简要解释了磁芯饱和的物理过程，推导了磁开关输出脉冲上升时间因子表达式，结果表明:磁性材料厚度、电阻率以及磁芯内外层磁路长度差等参数是影响磁开关输出脉冲上升因子的重要因素。
脉冲功率技术 固态化脉冲驱动源 磁开关 主开关 磁芯 pulse power technology solid-state accelerator magnetic switch main switch magnetic core
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
设计了一台基于磁开关和带状线的超低阻抗长脉冲脉冲发生器。设计输出脉冲电压20 kV，电流40 kA，脉宽230 ns，由初级储能系统、脉冲变压器、磁开关、带状脉冲形成线、轨道开关和负载组成。脉冲发生器的关键设备是40 kV级磁开关，它能将40 kV, 10 μs的脉冲压缩为40 kV, 2 μs的脉冲；超低阻抗卷绕型带状脉冲形成线，其特性阻抗0.5 Ω，电长度115 ns，由铜带和聚酯薄膜卷绕而成，为全固态化脉冲形成线。在大功率匹配负载上得到了电压17.8 kV，电流35.6 kA，脉宽约270 ns的准方波脉冲。实验结果与理论计算及数值模拟结果基本一致。
脉冲功率技术 全固态化 卷绕型带状脉冲形成线 磁开关 轨道开关 pulsed power technology all solid-state rolled strip pulse forming line magnetic switch rail gap switch
