基于可饱和脉冲变压器的紧凑固态化重复频率LC-Marx发生器研究

批准号:
51477177
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
刘金亮
依托单位:
学科分类:
E0705.高电压与放电
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
樊旭亮、殷毅、张洪波、王朗宁、冯加怀
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中文摘要
为了满足国防和工业领域的应用要求,必须对高功率脉冲驱动源固态化、长寿命以及重复频率运行进行研究。本项目提出了一种基于可饱和脉冲变压器的LC-Marx发生器,该发生器由初级储能系统、重频控制模块、可饱和脉冲变压器、主储能电容等组成,输出电压为300kV,重复运行频率为50-100Hz。项目的主要研究内容包括:1)环形磁开关角向饱和特性研究;2)多次级可饱和脉冲变压器多路同步输出特性研究;3)基于可饱和脉冲变压器的LC-Marx发生器理论分析、结构设计以及重频运行实验研究。本项目的特色:采用可饱和脉冲变压器作为LC-Marx发生器主电容器的充电装置,同时通过变压器磁芯由非饱和态到饱和态的转换,其次级发挥磁开关功能,以替代传统Marx发生器中的气体开关;与传统LC-Marx发生器相比,无需外部同步触发系统;通过合理的电路结构设计,磁芯可自动复位,实现Marx发生器的长寿命固态化和重复频率运行。
英文摘要
Solid state, long life time and repetitive operation are very important of high power pulse driver for its widely applicaions in the fields of national defense and industry. A kind of LC-Marx generator based on saturable pulse transformer (SPT) is proposed in this project. This genrator is consisted of primary energy storagy system, controlling system of repetitive operation, saturable pulse transformer, main energy storagy capacitors, et al. The output volage of the generator is 300kV, and the repetitive frequnency is 50-100Hz. The project contains three main contents as follows. 1) angular staration characteristics studies of ring-shaped magnetic switch; 2) accurate synchronization controlling of multi-secondary windings saturable pulse transformer; 3) structure design, experimental studies and repetitive operation researches of saturable pulse transformer based LC-Marx generator. The features of LC-Marx generator proposed in the project are as follows. SPT is employed in this generator to work as the charging system of main capacitors. At the same time, the secondary windings of SPT play as a magnetic switch with the magnetic core transformation from unsaturaed mode to saturated mode. The gas gap switch in the traditional Marx generator is replaced. No outside reset system is necessary compared with the traditional LC-Marx generator. Automatic reset of magnetic can be relized with resonable electric circuit design. And the long life time, solid state and repetitive operation of the generator are relized.
高功率脉冲驱动源技术是一门用于研究脉冲能量压缩变换与调制的重要新兴学科。其技术途径是把在慢储存起来的能量,在短的时间内快速压缩,并将能量有效传递到负载,在负载上产生高功率电压脉冲或强流电子束。自21世纪以来,随着脉冲功率技术的发展和新技术的突破,对脉冲功率技术的需求也在不断增长,高功率脉冲发生器技术的发展主要趋向于高功率、高重复频率、长使用寿命和小型紧凑化。目前,输出脉宽为微秒量级、输出电压为几十千伏的脉冲功率发生器正在不同领域内发挥着越来越重要的作用。本项目提出了一种基于可饱和脉冲变压器的 LC-Marx发生器,该发生器由初级储能系统、重频控制模块、可饱和脉冲变压器、主储能电容等组成,输出电压为 300kV,重复运行频率为 50-100Hz。项目的主要研究内容包括: 1)环磁开关角向饱和特性研究; 2)多次级可饱和脉冲变压器多路同步输出特性研究; 3)基于可饱和脉冲变压器的 LC-Marx 发生器理论分析、 结构设计以及重频运行实验研究。本项目的特色:采用可饱和脉冲变压器作为 LC-Marx 发生器主电容器的充电装置,同时通过变压器磁芯由非饱和态到饱和态的转换,其次级发挥磁开关功能,以替代传统 Marx 发生器中的气体开关;与传统LC-Marx 发生器相比,无需外部同步触发系统;通过合理的电路结构设计,磁芯可自动复位,实现 Marx 发生器的长寿命固态化和重复频率运行。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Photoconductive semiconductor switch-based triggering with 1 ns jitter for trigatron
用于 trigatron 的基于光电导半导体开关的触发,抖动为 1 ns
DOI:10.1016/j.mre.2017.12.006
发表时间:2018-09
期刊:Matter and Radiation at Extremes
影响因子:5.1
作者:Langning W;Jinliang L
通讯作者:Jinliang L
Solid-State Pulse-Forming Modules by Utilizing the 2-D Electrode Manufacturing Technology
利用二维电极制造技术的固态脉冲形成模块
DOI:10.1109/tps.2017.2727142
发表时间:2017-10
期刊:IEEE Transactions on Plasma Science
影响因子:1.5
作者:Wang Langning;Jia Yongsheng;Li Qiang;Liu Jinliang;Qiu Yongfeng;Chu Xu
通讯作者:Chu Xu
Effect of Different Environmental Dielectrics on the Pulse-Forming Characteristics of Solid-State Meander Pulse-Forming Line
不同环境电介质对固态曲流脉冲形成线脉冲形成特性的影响
DOI:10.1109/tps.2016.2544380
发表时间:2016-04
期刊:IEEE Transactions on Plasma Science
影响因子:1.5
作者:Wang Langning;Liu Jinliang;Zhang Qingmeng
通讯作者:Zhang Qingmeng
A compact control system to achieve stable voltage and low jitter trigger for repetitive intense electron-beam accelerator based on resonant charging
一种基于谐振充电的重复强电子束加速器稳定电压和低抖动触发的紧凑控制系统
DOI:10.1063/1.4994853
发表时间:2017-08
期刊:AIP Advances
影响因子:1.6
作者:Qiu Yongfeng;Liu Jinliang;Yang Jianhua;Cheng Xinbing;Yang Xiao
通讯作者:Yang Xiao
Two Ways to Increase the Pulse Duration of the Solid Pulse-Forming Line Based on Dispersion Analysis
基于色散分析的增加固体脉冲形成线脉宽的两种方法
DOI:10.1109/tps.2015.2481710
发表时间:2015-10
期刊:IEEE Transactions on Plasma Science
影响因子:1.5
作者:Wang L;Liu J
通讯作者:Liu J
基于磁开关和螺旋Blumlein脉冲形成线的重复频率高功率脉冲驱动源及相关技术研究
- 批准号:51177167
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:46.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:刘金亮
- 依托单位:
基于螺旋脉冲形成线的多脉冲加速器的研究
- 批准号:10675168
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:刘金亮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
