多路窄脉冲功率线路合成

介绍了传输线变压器的结构特点,对其进行了理论分析和实验研究。采用传输线变压器结构将每路幅度约为4.5 kV/50Ω的4路脉冲合成了幅度约8.8 kV/50Ω的脉冲,通过实验证实了采用多根传输线串并联方式构成的传输线变压器装置可以将多路窄脉冲进行线路功率合成。应用此类结构设计了一种紧凑的高压窄脉冲发生器,将36路8 kV/50Ω的脉冲合成了约46 kV/50Ω的脉冲。采用传输线变压器合成器,应确保各路输入脉冲的前沿抖动足够小和高精度同步。     

级间耦合传输线脉冲变压器

级间有耦合传输线的脉冲变压器除第一级传输线外所有传输线均绕制在同一磁芯上。利用电路等效法对该变压器进行了理论分析,结果表明:相比采用其他绕线结构的传输线变压器,该传输线变压器的顶降更低,而且仅需要一块磁芯。根据该设计方法,研制了一台四级传输线脉冲变压器,变压器的输入阻抗为4.2Ω,输出阻抗为67.7Ω。利用该变压器对脉冲形成网络(PFN)形成的脉冲进行电压变换,变压器匹配负载上输出电压脉冲脉宽为120 ns,前沿为20 ns。该脉冲幅值是PFN对4.2Ω负载直接放电形成脉冲幅值的4倍,且两者波形基本一致。     

应用NiZn铁氧体的宽带传输线变压器性能分析

研究了变换比为4∶1的宽频带传输线变压器,给出了考虑线圈互耦的等效电路模型,分析了其阻抗变换特性。针对在以往传输线变压器分析中忽略频率变化对磁导率的影响这一问题,以应用NiZn铁氧体的宽带传输线变压器为例,将频率变化对磁导率的影响应用到分析传输线变压器特性中。对测试结果的分析和比较表明:在传输线变压器输入阻抗的分析中,频率对其的影响是存在的,在等效电路模型分析中加以考虑,可以更好地与实际值吻合。     

1～30 MHz传输线变压器的实频设计

 介绍了Guanella型传输线变压器的工作原理,利用电报方程分析了其阻抗变换特性和平衡到不平衡转换特性。为在巴伦低阻端获得最佳的输入阻抗,根据测量得到的实频负载阻抗来确定传输线的特性阻抗,设计了在1～30 MHz频带内可用于450 Ω到50 Ω,600.0 Ω到66.7 Ω变换的9∶1传输线变压器巴伦。受绕组间距的限制,600.0到66.7 Ω巴伦实际的传输线特性阻抗难以达到仿真所要求的值,但巴伦输入阻抗的仿真结果与实测结果仍有较好的一致性。实际测量的结果表明,这两款变压器的工作带宽（驻波比小于1.6）大于30∶1,在1～30 MHz的频带内插入损耗小于0.3 dB。     

1～30MHz传输线变压器的实频设计北大核心CSCD

介绍了Guanella型传输线变压器的工作原理,利用电报方程分析了其阻抗变换特性和平衡到不平衡转换特性。为在巴伦低阻端获得最佳的输入阻抗,根据测量得到的实频负载阻抗来确定传输线的特性阻抗,设计了在1~30 MHz频带内可用于450Ω到50Ω,600.0Ω到66.7Ω变换的9∶1传输线变压器巴伦。受绕组间距的限制,600.0到66.7Ω巴伦实际的传输线特性阻抗难以达到仿真所要求的值,但巴伦输入阻抗的仿真结果与实测结果仍有较好的一致性。实际测量的结果表明,这两款变压器的工作带宽（驻波比小于1.6）大于30∶1,在1~30 MHz的频带内插入损耗小于0.3 dB。     

基于多导体传输线理论的脉冲变压器锥形绕组电压分布数值分析

 为了研究脉冲变压器锥形绕组在脉冲电压作用下的电压分布特性,采用多导体传输线方法,根据实际脉冲变压器锥形绕组的结构,建立了电气参数有限元简化计算模型及等效多导体传输线分析数学模型,以此模型计算了锥形绕组在脉冲电压激励下匝间的电压分布。计算结果表明,此模型可对脉冲变压器锥形绕组的电压分布进行有效计算,对绕组匝间绝缘设计有一定的参考意义。     

传输线变压器匹配和响应特性的实验研究

针对传统变压器的局限,提出采用柔韧性好的同轴电缆和高导磁率的铁基非晶磁性材料绕制的1∶4阻抗变换的传输线变压器（TLTs）作为输出变换装置,并进行相关的实验研究。根据传输线理论及波的折反射分析了实际工程中的最佳匹配条件以及实际情况中阻抗失配引起的波形畸变;给出了磁芯材料对脉冲的响应分析。实验结果表明:TLTs对输出脉冲的响应良好,改善了波形前沿,减小了能量损耗,且与理论值具有较好的一致性。     

空芯脉冲变压器锥形绕组电压分布

 研究了空芯变压器锥形绕组的电压分布特性。运用多导体传输线理论建立锥形绕组的多导体传输线数值分析模型,推导模型等效电路中各项分布参数的求解公式,利用有限元软件求解分布参数并进行模拟计算。搭建实验平台测量绕组各匝线圈首端的电压波形,得到了匝间电压和对地电压的分布规律,实验结果与模拟计算基本吻合。研究表明：分布参数会引起电压谐振,冲击电压的上升沿在绕组首端产生匝间过电压;多导体传输线模型可对锥形变压器绕组的电压分布进行有效计算。     

PW级Ｚ箍缩驱动源指数传输线的电路模拟

 采用PSPICE软件,以PW级Z箍缩驱动源指数传输线为例,模拟分析了用有限多段分段阶跃变阻抗传输线序列模拟连续指数变阻抗传输线时,直角波、半周期正弦、全周期正弦平方等入射脉冲的电压和功率传输效率与分段数以及脉冲参数的关系,并计算了水电阻率对功率传输效率的影响。模拟结果表明：直角波波头的电压和功率传输效率随分段数增大而迅速趋近于理想传输线变压器的值;但对于非直角波入射脉冲而言,分段数并非越多越好,而是存在一个与传输线电长度和输入脉冲波前时间相应的最佳值;随着水电阻率下降,功率传输效率加速降低。     

超导变压器的性能检测研究

超导变压器在高电压、大容量领域有着广阔的发展前景。为了使超导变压器具备高稳定性、安全性、可靠性的特点,研究其性能检测方法及主要设备是十分重要的。在常规变压器性能检测方法的基础上,从超导变压器的自身特点出发,探讨了其性能检测项目;简单介绍了它的例行试验方法及主要设备;重点介绍了它的特殊试验方法及主要设备。     

重复频率高压脉冲触发源的研制

在1．0MV Tesla变压器型加速器的运行中，高压脉冲触发源是为高压气体开关的小忒斯拉变压器提供触发能量的单元。让高压气体开关点火并导通，从而让形成线对传输线和二极管放电，产生强电子束流。     

脉冲变压器充电过程中次级线圈匝间电压的分布

实验发现线绕的螺旋形脉冲变压器在充电期间存在击穿的现象,有时甚至在原边刚导通的时刻就发生击穿,而此时副边并无电压输出。为解释这种实验结果和避免击穿,提高耐压水平,利用简化的多导体传输线方法,在忽略了充电过程中的位移电流情况下,给出了变压器在不同时刻次级绕组层间电压分布。结果表明:变压器层间电压分布随时间变化,且与电路外部参数如失谐、原边电容电压等存在关系。失谐系数较小时,可能在充电的初始时刻就发生变压器击穿。可以利用这些特性来改进螺旋形线绕变压器的设计,使电压分布尽可能均匀,提高耐压强度。     

传输线脉冲变压器的频率响应

 采用等效方法简化了多级传输线脉冲变压器（TLT）电路,建立了简单的TLT频率响应分析电路。在此基础上,由传输线两端口网络模型推导得到了TLT的频率响应计算公式,并计算了TLT的频率响应曲线。依据简化后的电路,对TLT的频率响应进行了数值模拟分析,数值分析与理论计算结果一致性很好。两种分析所得结果均表明,次级线电感和杂散电容取值适当时,TLT具有良好的频率响应能力。当次级线电感为6 mH和杂散电容为8 pF时,其频率响应范围可以达到30 kHz~1 GHz。     

基于混合左右手和人工传输线的平面双定向耦合器

利用人工传输线作为右手传输线,与混合左右手传输线(CRLH-TL)进行耦合,实现左手传输线和右手传输线的混合耦合,构造了一种新型的定向耦合器。该耦合器具有后向耦合、小型化、结构紧凑的特点。实验测试结果表明:耦合器的工作频率在1.3~1.8 GHz,相对百分比带宽达到32%,实现了10 dB的耦合度,比常规微带线定向耦合器具有更大的耦合度调节范围,隔离度大于25 dB。实验测试结果与电磁仿真结果相吻合。     

20 kV/20 kHz/100 A高压脉冲源设计

设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为开关的高压脉冲电源。采用自匹配传输线结构线路形式,串联多个以光纤信号隔离触发的MOSFET作为高耐压开关,在传输线的外皮产生2个纳秒脉冲,再用传输线变压器对2个纳秒脉冲进行功率合成,在200 Ω负载上输出了幅度20 kV,重复频率20 kHz,脉冲宽度约40 ns的脉冲。分析脉冲源装置结构,对实验装置建立仿真模型,阐述了输出波形畸变的原因,给出了影响输出脉冲波形特性的因素,为下一步优化波形工作提供了理论参考。     

四级传输线脉冲变压器研制

介绍了一种传输线脉冲变压器(TLT)的最优化设计理论,在此基础上,研制了一台四级传输线脉冲变压器。所研制的TLT所使用的磁芯基本符合级间无耦合结构TLT最优化设计的要求。采用了柔韧性好的同轴电缆,绕制完成后各级次级线电感值大小分别为1.83,3.52和5.41 mH,符合预定目标。利用Blum-lein作为脉冲源,对所研制的TLT进行了测试,测试结果表明:输入脉冲宽度150 ns,幅值10 kV,上升前沿20ns,输出脉冲宽度150 ns,幅值约40 kV,上升前沿约20 ns,基本波形保持较好,但下降沿和尾部波形不理想,初步分析可能的原因是TLT输出端杂散电容电感引起的阻抗不匹配。此变压器可用于低阻抗陶瓷脉冲形成线输出端的阻抗变换。     

基于传输线的特异材料

特异材料（metamaterials）是指自然界中不存在的具有奇异电磁特性的人工结构，通常指的是介电常数和磁导率同时为负值的左手材料（left-handed materials）。自从2002年利用传输线制备左手材料的思想被提出后，人们对基于传输线的特异材料进行了大量的研究。文章着重概述了近年来人们所提出的几种典型的传输线特异材料的结构、制备方法、实现左手性的原理以及各自的特点。     

100kA快脉冲直线变压器驱动源模块

介绍了100 kA快脉冲直线变压器驱动源原型模块及其采用的200 kV多级多通道气体开关的设计和初步实验结果。该模块由20台100 kV/20 nF电容器按10个支路并联组成,其中每个支路包括2台电容器、1只多级多通道开关以及相应的传输线。模块直径约1.5 m,厚度仅为20 cm。采用B-dot探针诊断负载电流。当充电电压为±90 kV时,在1.1Ω负载上可得到102.2 kA的峰值电流,上升时间为53.6 ns,脉冲宽度为133 ns。实验结果表明,该快脉冲直线变压器驱动源模块具有较好的快脉冲输出能力。     

“强光一号”加速器电路模拟与分析

估算了"强光一号"加速器脉冲变压器、传输线、水开关等部分的电路参数,建立了非线性磁芯电路模型和脉冲功率源电路模型,进行了硅钢磁芯特性实验、直线脉冲变压器模块和加速器的电路模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。计算表明,当前运行状态下直线脉冲变压器磁芯并没有达到励磁饱和状态,若将初级储能电容由2.8μF改为4.0μF,充电35 kV不影响加速器输出参数,而且为加速器进一步增加储能、提高输出指标奠定基础。     

一种四级传输线脉冲变压器的初步研究

 分析了四级传输线脉冲变压器的电路结构,采用等效电路方法简化了电路,推导了输出电压波形的表达式。开展了冷测实验,结果显示传输变压器变压比约为4,变压器上升时间约为48 ns。采用实验所测参数,利用PSPICE软件对全电路进行了数值模拟。结果表明:模拟和冷测结果基本一致。将各元件参数代入波形表达式,结果表明:传输变压器上升时间计算值为12 ns,与实验值(48 ns)有一定差距;而传输变压器变压比计算值为3.98,与实验结果基本吻合。