中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果.研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系.实验结果表明:在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求.主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求.
脉冲功率技术 脉冲形成单元 激光触发开关 输出开关 抖动
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设计了用于脉冲功率装置的4 MV水介质同轴-三平板型输出开关.该脉冲功率装置将由24路相同的独立模块组成,每路模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发气体开关、脉冲形成线、水介质脉冲输出开关、脉冲传输线等组成.水介质脉冲输出开关是同轴-三平板结构水介质多通道自击穿开关,由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成.进行了有预脉冲屏蔽板结构和无预脉冲屏蔽板结构的自击穿水开关实验研究.有预脉冲屏蔽板结构开关的输入、输出电极都是半球电极,直径分别是8 cm和5 cm;无预脉冲屏蔽板结构开关为针-板结构,输入电极为平板电极,输出电极为直径3 cm的电极棒.Marx发生器充电70 kV,开关的击穿电压为3 MV,放电电流为450 kA.在3 MV等级的击穿电压下,有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动约6 ns,没有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动减小至3 ns.
自击穿开关 去离子水 预脉冲 抖动
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基于激光等离子体和过电压波击穿原理研制了应用于高功率"Z-pinch"装置的22级5 MV激光触发多级多通道开关,采用钳位环技术解决了狭小空间的匀场问题,过压自击穿间隙场分布不均匀度约为0.080,激光触发间隙场分布不均匀度约为0.056,由绝缘部件沿面电场强度决定的系统安全系数约为0.8.根据J.C.Martin公式和静电场分析计算结果,解决了高功率"Z-pinch"装置主开关及开关区的工程设计问题.
激光触发多级多通道开关 开关区 钳位环 绝缘 电场分布
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在"闪光-Ⅱ"装置上进行了1 MV同轴型水介质多针自击穿开关实验研究.开关击穿电压1～1.5 MV,开关总电流200～550 kA,电脉冲的脉宽约150 ns,上升前沿约60 ns.每个开关间隙的放电电流和输入输出电压分别用Rogowski线圈和CuSO4水电阻分压器测试.介绍了分压器的设计和标定,分析了产生误差的原因.针对类似测试,提出几点完善措施:测试电流线圈要密封隔水;水电阻分压器的第1级分压的分压比不能过大;调节CuSO4溶液的浓度,使水电阻的阻值满足频率响应的要求;注意分压器的放置方式;分压器和电流线圈的输出电压设计要适中.
水介质 自击穿 多通道开关 分压比
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在西北核技术研究所的"闪光-Ⅱ"装置上进行了水介质多针自击穿开关实验研究,该开关由2个或4个开关间隙、1个预脉冲屏蔽板及其支撑结构组成.给出了实验研究所使用的测试方法及波形分析方法(两个判据).开关输入预脉冲较大时,可以认为开关输出波形的预脉冲作用时间就是开关的击穿延迟时间,故可以利用波形的预脉冲确定开关的自击穿延迟时间和开关间隙的击穿分散性以及间隙之间的击穿同步分散性;在实验测试分析过程中,可以利用间隙自击穿放电电流的dI/dt信号判断开关间隙的自击穿状态.分析表明,这两个判据可有效地确定开关的特性参数和击穿状态.
多通道自击穿水开关 延迟时间 预脉冲 测试方法 Multi-channel water dielectric self-breaking switc Delay time Prepulse Test method 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1744
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研究了激光触发多级多通道开关的触发延迟时间及其抖动与激光脉冲能量等实验参量的依赖关系,建立了零维数值模拟模型对实验现象进行了理论解释.实验结果表明:触发延迟时间及其抖动随激光脉冲能量、工作电压、气压上升呈下降趋势;随SF6-N2混合气中SF6体积百分含量上升呈上升趋势.欠压比大于等于90%时200kV原理型激光触发多级多通道开关触发延迟时间抖动小于1ns.
激光触发 多级开关 触发延迟 抖动 数值模拟 Laser-triggered Multi-stage switch Delay Jitter Numerical simulation
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研究了200kV激光触发多级多通道开关的运行机理,该开关在直流电压下以四倍频Nd:YAG激光器为触发源进行的实验结果表明:开关触发延迟时间及其抖动随开关电压、激光能量和充气压力上升呈指数下降趋势,对混合气体则随气体密度上升而上升.随透镜焦距的增大延迟时间及其抖动呈上升趋势.该开关实现了多通道放电.
延迟时间 抖动 多通道 触发阈值 激光触发 Delay Jitter Multi-channel Threshold Laser triggering
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研制了一种200kV/100kA环轨式场畸变开关.对该开关以Ar,N2,SF6及SF6/N2,SF6/Ar 混合气为工作介质的耐压及触发性能研究结果表明:该开关耐压最大偏差小于自击穿电击的4%;欠压比大于等于自击穿电击的80%时,抖动极差小于2ns,标准方差抖动小于等于1ns;实现了多通道导通,通道数大于等于3;开关工作范围极大,在欠压比大于等于自击穿电击的20%时抖动极差小于2.85ns.
环形电极 延迟 抖动 多通道 触发范围 Ring electrode delay Jitter Multi-channel Triggering range
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研究了SF6-N2混合气在四倍频Nd:YAG激光脉冲作用下的触发 特性.实验结果表明:充SF6-N2混合气的火花隙的触发延迟和抖动、最低可触发阈值 随充气压力及混合气中SF6含量上升而上升,随激光波长减小而减小,火花隙的触发延迟 和抖动随焦距的减小而减小.由于SF6-N2混合气的介电强度、触发延迟和抖动与混合气中SF6含量之间均存在非线性关系,作为开关工作介质, SF6-N2混合气的综合性能较好?腟F6含量范围是5%～45%.
激光触发 延迟 抖动 最低可触发阈值 laser trigger delay jitter lowest working ratio for triggering
