聚龙一号装置由24路模块并联组成, 通过调整24路模块中激光触发气体开关的导通时序可实现负载电流波形的精确调节, 以满足磁驱动加载实验所要求的负载电流波形灵活调节的需求。针对聚龙一号装置开展的磁驱动加载实验, 建立了能够描述能量从Marx发生器开始至负载整个传输过程的全电路模型, 开发了相应的电路计算程序, 并基于实验结果对计算程序进行了校验, 电路模拟结果与实验结果符合较好。电路模拟程序的计算效率比采用Pspice软件进行全电路计算的效率显著提高, 其不仅可应用于在给定激光触发气体开关导通时序的情况下对聚龙一号装置的输出特性进行预测和评估, 同时也为负载电流波形调节的方案设计提供了一种有效工具。

基于一台两相四极空心补偿脉冲发电机，研究了多相脉冲电机放电波形调节的最优化问题。对补偿脉冲发电机的三种典型负载：电磁轨道炮、脉冲激光器和电热化学炮的基本特性进行了阐述，针对这三种负载分别提出了相应的优化指标，分析了量化脉冲波形对负载的适用程度，并将波形优化问题转化为函数优化问题。在建立了脉冲电机放电数学模型的基础上，使用差分进化算法对优化问题进行求解，找到最优点火角组合。对电磁轨道炮，优化指标为弹丸加速度比。将加速度比的概念进行拓展，可得到适用于脉冲激光器的尖顶脉冲。对电热化学炮，提出了“形状方差”的概念，消除了电流幅值的影响，能够较好地衡量脉冲形状的适用性。仿真结果表明，提出的脉冲波形优化指标是有效的，在智能优化算法的帮助下，能够通过控制量的组合得到不同类型负载的最优波形。

以聚龙一号装置为驱动源,分别结合理论计算和电路模拟,开展了磁驱动平面加载实验设计和样品加载路径控制,实现了高电导率无氧铜(OFHC)材料的准等熵压缩。实验中采用现有的波剖面测量实验技术成功测量了两个不同厚度OFHC样品/LiF窗口材料的界面速度历史,再结合Lagrange分析和反积分计算,成功获取了铜直到100 GPa的准等熵压缩参考线,与国外公布的SESAME数据线符合较好。

在聚龙一号装置(PTS装置)上开展了系列波形调节实验,成功在负载上输出脉冲上升时间达到600 ns、峰值电流大于5.0 MA的电流。聚龙一号装置在同步放电情况(短脉冲模式)下,负载电流的上升时间约90 ns, 峰值电流约10.0 MA。波形调节通过装置24台激光触发气体开关分时放电、脉冲输出开关短接等技术调整,实现负载上长上升时间的脉冲电流输出。波形调节根据需要实现的电流波形形状,通过全电路模拟计算,调整激光触发气体开关的触发时序和脉冲输出开关状态,在相应负载上输出接近需求的实验波形。聚龙一号装置波形调节实验研究表明,输出电流脉冲的前沿的最大值取决于24台激光触发气体开关最早触发时刻和最晚触发时刻的时间差,该时间差受制于激光触发气体开关的正常触发。激光触发气体开关能否被正常触发,除了取决于进入开关触发间隙的触发激光能量外,还取决于开关充气压力和加载于开关两端的电位差,该电位差与相关两路的渡越时间相关。通过波形调节研究,聚龙一号装置具备在不同实验负载上输出不同上升时间、不同波形形状的脉冲电流的能力。

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。

为了对即将建成的PTS装置的实验能力进行分析, 对装置的工作模式及波形调节能力进行了分析。装置具有三种工作模式：短脉冲模式、长脉冲模式和波形调节模式。在不同的工作模式下, 装置可以进行不同负载的实验研究。在基本工作模式下, 在15 nH负载上输出前沿90 ns、幅值8~10 MA脉冲电流。通过电路模拟, 对装置在三种工作模式下预计的负载电流输出进行了分析, 短脉冲模式下装置负载电流的上升时间约90 ns, 长脉冲模式时约200 ns, 波形调节模式时可以达到400 ns。模拟结果表明, 通过调节激光触发气体开关的触发方式和脉冲输出开关及装置其他参数, PTS装置可以输出脉冲前沿100~400 ns、波形形状在一定范围可调的强电流脉冲。

介绍了直线变压器驱动源(LTD)中磁芯的工作原理,通过模拟计算分析了磁芯伏秒数对LTD输出参数的影响.通过调整磁芯伏秒数、磁芯复位状态和负载阻值等实验条件进行了一系列实验.实验结果表明:判断磁芯饱和的依据主要有输出电压显著降低、输出脉冲脉宽减小及回路过阻尼状态下出现反向脉冲等;反向电流对磁芯具有复位效应,一定条件下可将磁芯完全复位.实验结果验证了理论分析及模拟计算的结果.根据对实验结果的分析,提出了针对不同应用领域利用磁芯饱和效应进行波形调节的初步设想.