神光-Ⅲ主机装置MJ级能源系统研制现状

介绍了神光-Ⅲ主机装置能源系统的功能要求、组成结构和设计方法,以及关键单元器件的功能要求和设计方法。该系统是片状放大器系统的重要组成部分,由6个束组共108套最大储能为1.2 MJ的能源模块组成,总储能达到110 MJ(最大130 MJ)。每套模块产生一个脉宽610μs(10%峰值)的电流脉冲,驱动10组、共20支氙灯,为片状放大器提供泵浦能量,峰值电流为0.25 MA。目前投入试运行的36套能源模块的各项电气性能指标满足设计要求,能确保片状放大器小信号增益系数达到5.0%/cm,为片状放大器提供足够的泵浦能量,满足激光器的能量需求。     

高功率固体激光驱动器能源系统线路结构优化实验研究

 高功率固体激光驱动器能源系统主要为闪光灯提供脉冲能量。在对能源系统的研究中,通过采用具有预电离技术的电容器一端接地的电路结构,选用新品低损耗电缆及其它措施,有效地抑制了电磁干扰和地电位抬高,提高了电路的能量转换效率,从而满足了惯性约束聚变驱动器对能源系统的要求。尤其加预电离后,闪光灯放电电流波形发生变形有利于提高放大器效率的变化。     

星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制

星光Ⅱ激光装置是一台能够输出三种波长的高功率钕玻璃激光系统，主要用于ICF基准物理实验。详细介绍了星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制情况，该控制系统对我国新一代高功率固体激光驱动器控制系统的设计具有一定参考价值。     

大库仑两电极气体开关静态特性

 研制了大电流、大库仑两电极气体开关,并研究了其静态特性,给出了开关自击穿概率拟合公式。结果显示:自击穿电压与工作气压基本呈线性递增关系;随着气压的升高,自击穿电压的分散性逐渐增大。数值模拟和实验对比显示,开关自击穿电压的分散性基本满足两参数威布尔分布。该项研究成果能够为选择开关的工作电压及充气压力提供参考,以满足能源系统可靠性的要求。     

强激光脉冲电源系统故障分析和对策

 详细分析了强激光脉冲电源系统可能存在的故障问题, 通过电路模拟给出了故障电流波形。在此基础上提出了电源系统故障保护的方法和对策,这对于电源系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。     

固体激光装置能源系统建模及故障分析

能源系统(PCS)为固体激光装置片状放大系统提供匹配的电脉冲泵浦能量,涉及到高压、大电流的充放电过程,在这个过程中可能发生电容器短路、高低压母排短路等灾难性故障。针对上述情况,建立了能源系统及其三种主要故障的数学模型;通过仿真计算分析了氙灯负载非线性特性对系统模型的影响,提出了加入补偿参数的修正模型,并通过实验验证了其有效性;分析了故障情况下关键元件(阻尼电感、调波电感、储能电容)的耐受能力以及保护措施。     

基于混杂自动机的电容器充电电源建模方法

针对串联谐振电容器充电电源具有高阶、多模态、强非线性的特点,提出了一种基于混杂自动机的建模方法,该方法通过描述系统的连续时间变量和离散状态变量之间的关系来展现系统的混杂特性。基于该方法建立了系统的混杂自动机模型,并提出了一种基于上述模型的分段线性充电控制策略,通过搭建仿真模型验证了该模型和控制策略的有效性。     

高精度单激光脉冲选择器及同步触发系统

 通过选择高速、高性能的ECL电路和采取多个半导体雪崩三极管的串并联及整形锐化等措施, 与两个并联的普克尔盒组成高精度电光开关,准确地从钛宝石自锁模激光器输出的82MHz飞秒激光脉冲序列中选出了单个脉冲。     

高库仑量大电流两电极气体火花开关研究

 设计了一个两电极气体火花开关，开关的主体部分仅包括阴极、阳极两个主电极，以及金属外壳和绝缘支撑外壳，两电极结构取消了触发极，消除了由于触发极烧蚀影响开关寿命的问题。开关设计工作电压23 kV，单脉冲能量1.2 MJ，峰值电流300 kA，单次脉冲电荷转移量110 C。初步试验阶段开关工作电压达到15 kV，开关的通流180 kA，电荷转移量为47.85 C。开关触发性能可靠，电极烧蚀均匀。     

环形开关电极的自动优化设计方法

 在脉冲功率技术中,开关电极的形状优化设计非常重要。利用电荷模拟法对常用的环形电极的电场分布进行了模拟计算,用旋转椭圆近似法优化电极轮廓外形,用微粒群（PSO）算法对轮廓外形的几何参数进行优化选择。结果表明：旋转椭圆近似法结合PSO算法非常适用于环形开关电极自动优化设计,优化所得形状和参数能满足电极之间电场分布的要求。