采用一种具有高储能密度的玻璃陶瓷板介质作为平行平板层叠Blumlein线(SBL)的储能介质, 设计了一种平行平板SBL。针对该SBL的特点, 设计了一种层叠轨道间隙触发开关。在实现多通道时, 模拟与实验研究结果均表明该开关的上升时间小于10 ns。为验证这种设计理念, 制造了一台2级平行平板SBL样机, 实验结果表明, 该结构适合于实现脉冲功率系统的模块化设计。

介绍了现有技术条件下脉冲电容器的各种性能参数及其测试方法，包括储能密度、寿命、保压性能、绝缘电阻等；同时介绍了元件的主要分析测试手段，如大电测试、保压测试等，并研究了后处理工艺、介质系统优化和绝缘系统优化对电容器性能的影响。在此基础上，面向不同应用条件如大电流放电、长寿命、真空环境等，对高储能密度脉冲电容器进行研究，并给出相应的性能参数、限制条件和发展前景。研究结果表明： 50 kV/20 μF的电容器，可实现120 kA/80 μs的大电流输出，并通过-50~60 ℃的高低温考核；基于绝缘系统优化的浸渍型脉冲电容器，充放电寿命为干式结构的2~3倍，储能密度为2.0 kJ/L时，寿命大于1 000次，储能密度为1.3 kJ/L时，寿命大于10 000次；1.4 kJ/L高储能密度电容器，可以工作在气压小于10-3 Pa的真空条件下，输出电流达100 kA。

主要研究了高储能密度多层陶瓷电容器(MLC)在不同充放电频率、充电电压、充放电占空比和放电反峰系数等条件下的寿命特性,并对其失效机理进行分析.实验发现,正常情况下MLC试品的击穿需要经过局部放电通道不断发展,绝缘逐渐被破坏的过程,寿命较长,发热和试品内部的交变应力是推动局部放电通道不断发展的根本因素.充放电频率的升高使试品发热加剧,寿命缩短;充电电压和放电反峰系数的增大使发热和介质内应力加剧,可以使寿命缩短90%以上.改善散热可以有效提高试品寿命,如当充放电频率为136 Hz时,采用油浸散热比空气自然换流散热寿命延长300%.

根据强激光能源模块高储能密度电容器在工作过程中,受到连续冲击而使退化失效具有累积效应的特点,提出了利用产品运行过程中性能参数退化的信息,用复合Poisson过程对退化轨道建模并进行可靠性评估的方法.给出了模型参数的矩估计和电容器的平均退化量、可靠度、平均寿命等可靠性指标评估的Bootstrap仿真过程.并通过实例说明了该评估方法在工程中的应用.基于电容退化信息的可靠性评估方法,可以在极少甚至没有寿命数据的情况下给出客观可信的评估结果,在理论和应用上都具有重要的价值.

根据陶瓷介质材料具有高介电常数和高工作场强的特性,从理论上分析了陶瓷电容器具有的储能密度高、可工作在数kHz至数MHz的振荡放电回路中和老化缓慢等特性.对试制的1μF/500V的多层陶瓷电容器(MLC)试样品进行了750V的1min直流耐压和100Hz重复充放电等可靠性试验研究,结果表明:该MLC在500V工作电压下(对应的体积储能密度达到720J/L)重复充放电寿命达10⁷次以上;50kHz振荡放电输出电流峰值达320A;试验前后电气性能保持不变.因此,这种陶瓷电容器适合用作强脉冲大功率电源的储能元件.