基于10级模块串联的1 MV快脉冲直线型变压器驱动源装置,分别开展了1～3个模块在不充电或不触发时装置的整体输出参数测试。结果表明,在二极管负载阻抗基本不变的情况下,装置输出电流和电压降低的数值约为故障模块数与总模块数的比值。与所有模块正常工作时相比,脉冲上升时间分别增加10,22和32 ns,脉冲宽度分别增加13,23和48 ns。根据电路分析以及模块实际电参数建立了装置的等效电路模型,模拟得到的不同数量模块不工作时的输出电压变化趋势与实验结果基本一致,并利用电路模型对故障模块中开关两端的电压进行了模拟和分析。

介绍了用于Z箍缩驱动器的快脉冲直线型变压器驱动源(LTD)原型模块设计和初步实验结果。该模块采用32个子块并联，每个子块由两台100 kV/100 nF脉冲电容器和一只200 kV多间隙气体开关串联组成。32只开关由4路高压脉冲分别触发。模块直径为2.9 m，厚度约27 cm。电路模拟结果表明，在±90 kV充电电压下，输出电流幅值为1.0 MA，电流上升时间(10%～90%)约118.6 ns。初步实验结果表明，在约90 mΩ近似匹配电阻负载上获得的电流为995 kA，上升时间(10%～90%)为120.8 ns，脉冲宽度约335.2 ns。实验结果与电路模拟结果较为接近。

针对直线变压器驱动源(LTD)对开关的长寿命需求, 基于前期研制的200 kV低抖动多间隙气体开关电极几何参数以及开关通流水平, 详细开展了不同电极材料(钼、黄铜、铜钨合金、高密度石墨、304和321不锈钢 )的烧蚀性能实验。实验结果表明, 在单次电荷转移量15.4 mC, 脉冲电流20 kA条件下, 体积烧蚀速率从大到小依次为: 石墨、黄铜、铜钨合金、钼、不锈钢。电极烧蚀微观形貌分析表明, 不锈钢是用于LTD开关相对较好的电极材料。根据不锈钢电极的体积烧蚀速率, 可知理论上LTD开关的运行寿命可以超过1×106次, 但前提是开关外壳需保持足够的绝缘强度。

针对磁驱动等熵压缩实验对加载电流波形的特殊需求,基于改造后的1 MA直线变压器驱动源(LTD)原理性模块,开展了输出电流上升时间调节实验研究。48只开关分为4组,由4根高压电缆引入触发脉冲分别触发,共进行了三组不同电缆长度组合的触发放电实验。结果表明: 在±32 kV充电电压下,输出电流上升时间(0～100%)可由301.2 ns增加至436.0 ns,相应的输出电流幅度由294.0 kA下降至210.2 kA。实验还采用光纤探针阵列测试系统同时对其中40只多间隙气体开关的放电发光过程进行了诊断,获得了相应开关的闭合导通起始时间。基于实验参数,利用PSpice电路模型进行了校验,并对早期触发的支路组对后续触发支路组的影响进行了分析。实验初步验证了LTD模块内部子块通过分时放电实现输出波形调节的能力。

设计了一套用于同轴多间隙气体开关导通起始时间诊断的光纤探针阵列测试系统，其由光纤阵列与多通道快响应光电转换仪两部分组成，系统同步时间小于1 ns。使用该套系统同时对100 kALTD模块所有并联支路的10只开关的放电过程进行了测试，获得了开关导通起始时间及模块的输出电流波形。实验结果表明：开关工作欠压比为85%时，时间抖动不超过6.9 ns，负载波形重复一致性较好；开关工作欠压比降至53%时，时间抖动急剧增加至117.7 ns，负载波形重复一致性显著恶化。同时将光纤测试系统获得的各个开关导通起始时间带入Pspice电路模型进行模拟反演，结果表明，模拟结果与实验得到的模块输出电流波形吻合较好，证明了测试系统的准确性。