电感储能功率调节装置小型化设计

介绍了电感储能功率调节装置的小型化结构设计，以及装置在高电压大电流条件下绝缘性能的优化设计。在以电容器（2μF、充电电压62kV)为初始能源条件下，在80Ω电阻负载上获得电压大于700kV、脉宽大于100ns、前沿小于50ns的脉冲输出，性能稳定可靠。     

电感储能脉冲功率调节系统的研究

研制了一种小型的电感储能脉冲功率调节系统,它能把低阻抗的爆炸压缩装置的输出能量有效地转换成为适合于电子束和等离子体物理实验需要的高电压大功率脉冲。我们分析了以电爆炸丝断路开关为基础的电感储能功率调节系统,并给出了它的工作性能及实验结果。当储能电感的磁通量达到0.1Wb时,在40的负载电阻上可获得上升前沿为50ns、幅度大于600kV的脉冲电压。该系统结构紧凑,运行成本低,重复性好。已建立了该系统相应的理论模型和计算程序,数值模拟结果和实验结果一致。     

MA级高能电炮能源装置

MA级高能电炮能源装置采用两路脉冲电容器和轨道间隙开关并联运行,使回路电感、电阻约减小一半,提高了短路放电电流峰值及电流上升速度。当电容器组充电电压为41kV时,实验测得短路放电电流峰值为1.063MA,回路电感、电阻分别为88nH、6mΩ,与计算结果基本相符。     

10kV／100mA L-C型恒流充电电源

基于L-C(电感电容)变换器研制的10kV／100mA恒流自动充电机，对50cm氙灯冲击放电的储能电容充电。充电机用比较器作判断、固态继电器为开关的自动充电控制电路，既满足了充电精度，又使电路简洁可靠。给出了主要电路的原理、设计指导思想和方法。     

F—5型爆炸磁通量压缩发生器

介绍了一种Ｆ－５型爆炸磁通量压缩发生器。用这种发生器进行电感性、电阻性实验及驱动虚阴有振荡器，它能在５μＨ电感性负荷中产生大于４０ＫＡ的脉冲电流和贮存４ＫＪ的电磁能；由于欧姆损耗，它的电阻性负载的输出性能明显低于电感性负载；它能驱动虚阴极振荡器产生１００ＭＷ功率的微波。     

150kV脉冲X光机

基于Marx发生器原理设计的脉冲X光机,采用低抖动场畸变开关和固体低感电阻为结构元件,低感陶瓷电容为储能元件。输出电压为100～150kV,剂量：0．25m处为35mR,脉冲宽度约为70ns。具有性能稳定、结构紧凑、使用方便等特点。     

变压器脉冲功率调节系统的研究

对一种变压器和电爆炸丝开关相结合的功率调节系统进行了研究。该系统能有效实现低阻抗的初级能源和高阻抗负载的匹配,为高阻抗负载提供高电压大功率的脉冲。给出了该系统在５ｋＪ电容器能源组上的实验结果和数值模拟结果。在７５电阻负载上得到了脉宽为３００ｎｓ、幅度大于６００ｋＶ的高压脉冲。变压器耦合系数大于０８。     

高效能电炮实验装置的研制

较全面地开展了电炮加载技术的实验研究,解决了低电感开关、电容器和外回路设计中的关键技术,使整个回路短路电感为38nH,接近电容器的内电感30nH,最大放电电流接近兆安。优化设计后的装置在储能仅为14.4kJ的情况下,在25 kV充电电压下,在1.2μs内可将直径10mm,厚度0.1 mm的Mylar膜飞片加速到10 km/s,通过光纤测试发现飞片在飞行3mm后平面度优于24ns。根据测试的数据进一步改进了桥箔板和炮膛的设计,使得在相同加载条件下,飞片的加速历史几乎完全重合,其弹道稳定性优于气炮等加载装置。同时解决了电炮加载下的关键诊断测试技术。本文工作为进一步开展高应变率加载下材料动力学响应和炸药冲击感度研究提供了新的有效的加载手段,同时也为研究更高储能的电炮实验装置奠定了基础。     

6MV水电阻分压器的设计与标定

为测量PTS单路样机Marx发生器的输出脉冲电压,研制采用长度分压方式的6MV水电阻分压器。该分压器可以消除温度变化造成的分压比漂移,同时也有利于减小极性效应、化学反应等因素造成CuSO4浓度变化对分压比的影响。以DBF-400kV阻容式脉冲陡波分压器为比对标准对6MV水电阻脉冲分压器进行了标定。结果表明：在短路情况下标准分压器的连接线与主回路之间的互感会造成其测量值偏低,导致标定结果出现较大偏差,标定时应尽量减小引线长度,减小与测量回路的引线电感,以提高测量的准确性。     

FEEET—MFCG系统的数值分析

根据ＦＥＥＥＴ－ＭＦＣＧ系统爆电的基本原理，给出了该系统的电路方程。对ＭＦＣＧ的电感和电阻，采用有限元件模型处理。计算了几种分流电阻的输出电流和铁电体的电场曲线，并对结果进行了讨论。     

压力水介质脉冲击穿实验研究

为了提高水介质脉冲形成线的储能密度和减小大型加速器的脉冲功率系统几何尺寸，实验研究了水在静压力作用下的耐压强度。简要介绍了液体绝缘介质的击穿机理，在设计的水介质耐压实验装置上研究了去离子水介质在压力作用下的脉冲击穿特性。当压力变化由0．1MPa到0．7MPa时，水的击穿场强由380kV／cm增加到700kV／cm。     

爆轰驱动飞片撞击铁电体爆电换能的放电特性

为了研究铁电体作小型电磁脉冲弹高功率脉冲电源的放电特性,提出了爆轰驱动飞片撞击铁电体 的冲击波数值算法,计算了不同装药长度下飞片对铁电体的冲击载荷,建立了铁电体负载为高压储能电容的 去极化放电模型,设计了铁电体去极化放电装置,并进行了实验。实验表明:5mm 的装药柱长度能够满足铁 电体相变的压强条件;负载为0.2、18H 时,储能电容能够将放电脉宽拉伸至20s,去极化放电能量随着 铁电体并联数目增加而增加,放电损耗率大约15%。     

电感储能系统的等离子体断路开关

简要介绍等离子体断路开关在电感储能系统中的应用以及它是如何使系统结构简化和费用下降的。介绍了常用等离子体断路开关的结构和工作原理。其中重点介绍了烧蚀模型和雪耙模型及定标关系。     

测试转台变负载轴系的自适应控制

针对多轴转台中负载转动惯量和干扰力矩的不确定性，提出了一种离散的模型参考自适应控制方法。此方法简单易实现，仿真结果表明：它能够有效的抑制转台运动中变参数的影响，并取得良好的控制效果。     

爆磁压缩技术综述

介绍了把炸药的化学能转换成电磁能的爆磁压缩技术，其中包括了爆磁压缩发生器的组成、运行原理和大量实验。结果表明：爆磁压缩发生器可在mm^3体积内建立1．99GA／m(25Moe)的强磁场；在nH电感性负载中产生超过250-266MA的脉冲大电流；几kg质量的爆磁压缩发生器能在5μH负载两端产生超过50kV的脉冲电压，经过爆炸丝、间隙闭合开关组成的功率调节组件后。可得到高于500kV的脉冲高电压。     

炸药驱动强电流短路开关的研

由于电磁轨道炮和其它强电流装置中短路运行的需要,研制了一种条形炸药驱动的大电流闭合开关。利用爆炸成型技术使金属飞板负电极在炸药部件作用下,大面积地同时切断绝缘薄膜,嵌入另一电极模槽中构成牢固的接触。开关的绝缘强度大于30kV,电感(包括传输线)小于50nH,最大峰值电流达到400kA,闭合接触电阻小于0.1m,动作时间约为14us。对于开关的爆轰,撞击及变形过程进行了一维和二维数值模拟计算,并提出了一个描述爆炸开关行为的经验模型。利用这个模型进行电磁轨道炮整个系统的数值模拟,同实验结果符合较好。     

宽谱辐射螺旋天线仿真与初步实验

为研究高功率宽谱电磁脉冲的产生及辐射特性,设计了螺旋天线并仿真计算其加载脉冲信号辐射特性。采用输出脉冲上升前沿为2～5ns、电压幅度约为200kV的电感隔离紧凑型快Marx发生器驱动中心频率为500MHz的螺旋天线进行试验。结果表明:辐射电场主要频谱分布在400～600MHz之间,与仿真计算结果吻合良好。距离螺旋天线1m处的辐射电场强度约为41kV/m,辐射场百分比带宽大于20%     

一种小型轨道炮的能源系统

本文介绍了一个50kJ的能源系统,它是专为进行轨道炮原理性实验而研制的。初级能源是4m F的电容器组,它再通过储能电感给轨道炮输送能量。初步实验表明,这个能源系统设计基本合理,使用可靠。文中还初估了轨道炮的性能。     

多点导通爆炸逻辑网络闭合开关研制

应用爆炸逻辑网络知识,依据金属射流击穿绝缘薄膜导通放电原理,研制了一种多点导通爆炸逻辑网络闭合开关。在小型脉冲功率发生器上的短路实验及同步性测量结果表明,该开关电感小于5nH,能够承受80kV以上的高电压和兆安级以上的大电流,同步性为55ns,其形状为平板状,便于与平行板状传输线连接。并与单点导通的雷管爆炸闭合开关作了比较,结果表明,多点导通爆炸逻辑网络闭合开关的电感低于单点导通的雷管爆炸闭合开关。上述结果进一步说明,多点导通爆炸逻辑网络闭合开关具有低电感、耐高电压大电流以及便于与平行板传输线连接的特点,在要求回路电感非常小、使用单开关的脉冲功率发生器中具有非常好的应用前景。     

用金属丝爆炸模拟地下爆炸空腔环境的初步研究

把金属丝和丝周围的砂岩压制样品置于密封的爆室内,利用Mv30-19型大储能电容器组(总储能达232千焦耳)在50千焦耳左右的储能下进行爆炸。实验结果表明,爆室中的金属丝爆炸可以产生足够的温度和压力,即可以产生类似于地下爆炸空腔形成早期的物理化学环境。而且,砂岩样品在爆炸中汽化、熔化至少形成了1克左右的早期玻璃体。 改进装置线路、降低线路电感、选择最佳金属丝参数使其匹配;改进爆炸室结构,并应用磁致收缩效应来提高爆炸丝产生的温度和压力,以产生更多的玻璃体是可能的。