高压重频纳秒脉冲电源的研制

论文摘要

燃烧强化技术是近年来新兴起来的一种介质阻挡放电的新应用,介质阻挡放电对燃烧的强化作用的实质是在介质阻挡放电过程中会产生大量的非平衡等离子体,等离子体中的高能电子和中性分子的碰撞常常会引起分子的离解、激发甚至电离,产生大量的活性原子、基团,从而影响燃烧系统的化学平衡,加速燃烧的化学动力学过程。为实现在低功耗下进行介质阻挡放电以产生连续的等离子体,经过实验及理论论证,发现用纳秒量级的快脉冲放电来代替连续放电,可以获得更好的放电效果本文根据实验用电压源要求,采用电容储能,晶闸管作为开关器件,设计了两种低压电路:两级和三级谐振充放电回路,用来形成us级脉冲。针对低压电路,设计了相应的触发控制电路,同时通过编程实现了对触发程序的实时显示。电源的高压部分分别采用了两种脉冲压缩形式,分别为传输线形式Blumlein型传输线和传输线变压器(TLT),将由低压电路产生的us级脉冲压缩成为ns级脉冲,文中给出了两种传输线的相应理论以及详细设计过程。基于Multisim电子电路仿真软件对电源的低压电路、Blumlein传输线和TLT进行仿真计算,验证了电路原理的正确性,同时考察了放电回路中杂散电感对输出脉冲上升沿以及幅值的影响。电源经调试、测量,运行稳定。其中Blumlein型传输线产生上升沿15ns,脉宽100ns,重复频率500Hz,脉冲幅值8kV。传输线变压器(TLT)电压倍增为2.5,可是实现上升沿25ns,脉宽100ns,重复频率500Hz,脉冲峰值30 kV,可以作为燃烧强化实验中的脉冲电源。文章最后也对电源中还存在的不足进行了总结,和未来期望做的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 燃烧强化技术
• 1.2 传输线技术
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 2 电源低压电路结构
• 2.1 锐化电容
• 2.2 开关器件选择
• 2.3 低压电路设计
• 2.4 电路稳态分析
• 2.5 触发电路的设计
• 3 BLUMLEIN 传输线.
• 3.1 整体电路
• 3.2 BLUMLEIN 传输线工作原理
• 3.3 气体放电开关类型的选择
• 4 传输线变压器（TLT）
• 4.1 整体电路
• 4.2 TLT 原理
• 4.3 触发开关
• 4.4 TLT 紧凑化设计
• 5 基于MULTISIM 的电路仿真
• 5.1 两级谐振回路的仿真
• 5.2 三级谐振回路的仿真
• 5.3 触发电路仿真
• 5.4 BLUMLEIN 传输线电路仿真
• 5.5 TLT 仿真
• 5.6 LCR 触发电路仿真
• 6 电源测试及分析
• 6.1 触发电路
• 6.2 脉冲形成电路
• 6.3 BLUMLEIN 传输线测试
• 6.4 TLT 测试
• 7 主要结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 硕士期间发表论文情况
• 附录2 相关程序
• 附录3 相关照片