一种紧凑型重复频率脉冲触发源研究

论文摘要

带触发的气体间隙开关以其工作范围广、易于使用、通流能力强等特点在脉冲功率技术领域应用广泛。开关导通的性能（如开关的抖动,放电速度等）,除了与开关结构、气体类型、内部气压和电极形状等有关外,触发脉冲的上升陡度、峰值电压及注入能量等都有重要的影响。本课题研制一种紧凑型重复频率的脉冲触发源,该触发源运行稳定,实现了对带触发气体间隙开关的稳定触发。本文从理论上运用数值方法分析了脉冲触发源系统,通过电路分析方法求解电路方程,对脉冲触发源电路进行了理论分析,求解出了触发脉冲电压、电流的近似表达式;运用Pspice软件对脉冲触发源电路中各部分参数变化对触发源输出电压的影响进行了参数扫描分析。这些分析和计算在一定程度上指导了脉冲触发源的设计和研制。在查阅常用绝缘材料和磁性材料性能的基础上对材料进行了选取,对触发源高压输出部分的结构进行了工程设计;比较了传统恒压充电和L-C谐振恒流充电两种充电模式,设计了充电模块;使用电子电路设计软件Protel,对脉冲触发源控制部分进行了设计;运用电磁场模拟软件分别对脉冲触发源的充电电容和脉冲变压器进行了电场和磁场模拟。在理论分析以及部件设计的基础上,研制了一种紧凑型重复频率的脉冲触发源。对所研制的脉冲触发源各部分参数进行了测量,用该触发源对高功率重频气体开关进行了触发实验,并且对其输出电压进行了测量。触发源输出脉冲比较稳定,峰值电压100kV,上升前沿为80ns,半高脉宽为200ns左右。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 脉冲触发源的原理
• 1.2 课题的研究的现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 脉冲触发源电路的理论分析
• 2.1 数值分析法
• 2.2 脉冲触发源系统的电路分析
• 2.2.1 无损脉冲触发源电路分析
• 2.2.2 一般脉冲触发源电路分析
• 2.3 脉冲触发源系统的PSpice 模拟
• 2.4 脉冲触发器系统电路中各参数变化对触发器输出的影响
• 2.4.1 充电电容
• 2.4.2 脉冲变压器参数
• 2.4.3 初次级回路电阻
• 2.4.4 初次级回路电感
• 2.5 小结
• 第三章 紧凑型重复频率脉冲触发源的设计
• 3.1 充电电容的设计
• 3.1.1 材料选择
• 3.1.2 结构设计
• 3.1.3 电场模拟
• 3.2 脉冲变压器的设计
• 3.2.1 材料选择
• 3.2.2 磁场模拟
• 3.2.3 结构设计
• 3.3 气体触发开关的设计
• 3.4 充电模块的设计
• 3.4.1 L-C 谐振恒流充电与R-C 恒压充电的比较
• 3.4.2 采用L-C 谐振恒流充电的充电模块
• 3.5 控制回路的设计
• 3.6 小结
• 第四章 脉冲触发源系统的实验调试
• 4.1 参数测量
• 4.1.1 仪器介绍
• 4.1.2 测量结果
• 4.2 对高功率重频气体开关进行触发实验
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 测量装置
• 4.2.3 触发实验
• 4.3 小结
• 第五章 结束语
• 5.1 主要工作成果和结论
• 5.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果