收藏本站
《国防科学技术大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究

杨实  
【摘要】:国防和工业应用上的需求促进脉冲功率技术向高重频、高平均功率、固态化和紧凑化方向发展。基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器是符合这一发展方向的重要候选者之一。本文通过对卷绕型带状脉冲形成线和磁开关两大核心子系统进行理论分析、工程设计和实验研究,完整地提出了长脉冲、超低阻抗脉冲发生器设计方案和设计方法,研制出一台长脉冲、超低阻抗脉冲发生器。本文的研究结果为长脉冲、超低阻抗、固态化脉冲发生器的应用研究奠定了基础,对此类脉冲发生器的研制具有重要的指导意义。 论文的研究内容主要包括以下几个方面: 1.设计了一台固态化的卷绕型带状脉冲形成线,其具有长脉冲和超低阻抗的特点,对其进行了理论分析、制作加工和实验研究。通过保角变换的方法求解了带状脉冲形成线的特性阻抗。制定了卷绕型带状脉冲形成线制作流程,并设计制作了一台特性阻抗0.5 ?,电长度115 ns,以DMD膜为绝缘介质的固态化带状脉冲形成线。该形成线卷绕后尺寸为Φ311mm×400 mm。应用设计的多通道轨道开关对形成线性能进行了测试,在匹配负载上获得了电压17.8 kV,脉宽(FWHM)约270 ns,上升沿约20 ns的准方波脉冲,输出功率为634 MW。结合形成线特点,设计了一种中间输入结构。应用数值模拟的方法验证了该输入结构在保证输出波形质量的前提下,可有效地缩短形成线充电时间,提高形成线耐压水平。 2.基于理论分析和数值模拟结果,制定了环形磁开关设计流程。运用该流程,设计制作了一台40 kV级环形磁开关。该磁开关以铁基非晶磁环为磁芯,在实验中将40 kV,10μs脉冲压缩为39 kV,2.36μs,并在10 Hz重频下可稳定运行。设计并制作了一台具有低饱和电感的跑道形磁开关。该磁开关为单匝平板绕组,跑道形磁芯,饱和电感仅约30 nH,保证了输出脉冲的快上升沿。以此跑道形磁开关替代轨道开关作为主开关,实现了脉冲发生器主开关的固态化。 运用单级磁脉冲压缩实验平台,设计了一种磁芯动态磁滞回线的测量方法。该方法适合于脉冲磁化条件下,磁性材料的特性参数测量和磁滞回线的绘制。此外,该测试平台可通过改变回路中电容和电感参数,方便地改变输出脉冲的伏秒积,从而测试磁芯在不同磁化条件下的动态特性。 3.提出了一种新型长脉冲、超低阻抗脉冲发生器技术方案。该方案具有固态化、高重复频率、高平均功率等优点。脉冲发生器由初级能源、脉冲变压器、磁脉冲压缩器、带状脉冲形成线、主开关和负载组成。 将已研制完成的核心子系统联合,组成长脉冲、超低阻抗脉冲发生器。对脉冲发生器进行了全电路模拟和实验研究。在0.5 ?匹配负载上进行实验得到:单脉冲运行时,负载上得到电压17.8 kV,脉宽(FWHM)约270 ns的准方波脉冲;在重复频率7 Hz运行时,负载上得到电压14 kV,脉宽(FWHM)约285 ns的准方波脉冲,脉冲发生器工作稳定,输出脉冲波形一致性高。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM83

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴育航,钱照明;磁脉冲压缩技术及其在脉冲电源领域中的应用[J];电力电子技术;1999年02期
2 张军,钟辉煌,杨汉武;高功率微波脉冲功率驱动源研究进展[J];高电压技术;2004年06期
3 李名加,阮江军,康强,常安碧,张宇;脉冲变压器锥形绕组电压分布数值分析[J];高电压技术;2004年06期
4 李享生,凌根深,王勇,李传胪;螺线管磁场性能的优化[J];国防科技大学学报;1995年02期
5 王淦昌;高功率粒子束及其应用[J];强激光与粒子束;1989年01期
6 曾正中,邱爱慈;一种陡脉冲高电压电阻分压器的补偿方法[J];强激光与粒子束;1993年03期
7 刘金亮,张建德,李永忠,李继健,冯加怀;一种给脉冲形成线充电的带绕式高压脉冲变压器[J];强激光与粒子束;2003年04期
8 丁臻捷,苏建仓,丁永忠,俞建国;环形磁芯快脉冲动态参数测量方法[J];强激光与粒子束;2004年10期
9 苏建仓,刘国治,丁臻捷,丁永忠,俞建国,宋晓欣,黄文华,浩庆松;基于SOS的脉冲功率源技术新进展[J];强激光与粒子束;2005年08期
10 王桂吉;吴刚;赵剑衡;唐小松;韩梅;;平面火花隙三电极开关研制及性能测试[J];强激光与粒子束;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 杨汉武;爆炸磁压缩发生器及其脉冲功率调制研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 欧阳佳;折叠型平板Blumlein线及其应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 李志强;新型电感储能脉冲功率源及其驱动S波段锥形MILO的研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李士忠;高功率带绕式脉冲变压器的研究[D];国防科学技术大学;2005年
2 张瑜;基于闭合磁环脉冲变压器的紧凑型高压纳秒脉冲发生器[D];国防科学技术大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 银贵晨;热固性酚醛塑料注射成型技术[J];工程塑料应用;1992年01期
2 张志杰,叶海峰,汪翔;FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
3 陈山;控制间歇性弧光的另一种方法[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年03期
4 戴结林;时谐电磁波边值关系独立性的证明[J];安徽教育学院学报;2004年06期
5 吴剑威;唐立新;;MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用[J];合肥师范学院学报;2011年06期
6 赵涛,姜卫东;利用PSPICE仿真分析PWM控制电路[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
7 黄红梅;王洪光;魏臻;;有限元数值模拟在红外检测定量研究中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
8 方向正,史守华;低维浅势阱中束缚态存在条件的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1998年04期
9 程传林;饱和粘性土地基的固结[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
10 陈翠微,凤尔银;哈密顿算符矩阵元的一种简单表达式[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 茹敬宏;;CTI≥600的CEM-3覆铜箔层压板的研制[A];第六届全国印制电路学术年会论文汇编[C];2000年
2 王青平;白武明;王洪亮;;多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
3 汪卫平;;琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
4 谢瑞;刘军;李武华;何湘宁;;环境保护中高压脉冲等离子体技术的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 韩琳;李士杰;方科;张进;;基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 唐鹏辉;张云贵;王丽娜;;基于LonWorks的新型风机控制器[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
7 刘紫晶;;基于STC89C52单片机PWM调速控制系统的硬件设计[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
8 王文娟;;TMd-50系列高压变频器在梅钢1780热连轧的应用[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
9 张勤;;变频式串联谐振在GIS设备交流耐压试验中的应用[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
10 黄凯;董志强;任人;张翠花;;电磁炮脉冲电源系统中晶闸管开关保护技术研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 胡亮;基于边界法向磁通密度逐点测量的无旋磁场重构方法及其应用[D];浙江大学;2010年
3 殷毅;折叠型双脉冲—长脉冲调制器及其激光触发技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 荀涛;清洁强流真空二极管相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 张红娟;变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究[D];太原理工大学;2011年
7 张洪阳;永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现[D];沈阳工业大学;2011年
8 郝瑞参;磁性液体微压差传感器的理论及实验研究[D];北京交通大学;2011年
9 杨大晟;移动基站电源电涌保护器研究[D];北京交通大学;2011年
10 徐玉存;MOSFET调制器关键技术及氦离子FFAG感应加速腔模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪鹏飞;基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究[D];安徽工程大学;2010年
2 邱云;电晕稳定开关的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 秦风;辉光放电触发赝火花开关特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 刘瑜;基于磁场闪络抑制效应的真空沿面闪络特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
5 张篁;大面积含钪热阴极的光电发射研究[D];中国工程物理研究院;2010年
6 况清龙;基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法[D];南昌航空大学;2010年
7 张钢岭;改善永磁接触器动态分断过程的方法研究[D];山东科技大学;2010年
8 翟清震;电流型Z源逆变器主电路控制策略研究[D];山东科技大学;2010年
9 李婷;浅海表面噪声矢量场时空相关特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王畅;流量波动条件下的流动与传热特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高顺受;杨礼兵;陈英石;孙承纬;丁伯南;;电感储能脉冲功率调节系统的研究[J];爆炸与冲击;1997年01期
2 李海燕,蒋国雄;测量强流陡脉冲的ns级Rogowski线圈[J];电工电能新技术;1989年02期
3 李漫华,邵可然;电感储能型高功率脉冲电源断路开关的最新发展[J];电机电器技术;2000年06期
4 于凌宇;高难度集成电容器制造技术在探索中推进[J];今日电子;2001年06期
5 辛玲,付元忠,张锐,王海龙,关绍康;高性能陶瓷微波介质材料[J];佛山陶瓷;2004年07期
6 秦卫东,李洪涛,顾元朝,谢卫平,孟维涛,王治;200kV快脉冲Marx发生器[J];高电压技术;2002年11期
7 夏连胜,梁川,石金水,章林文;固态Blumlein线的初步研究[J];高电压技术;2003年02期
8 贺元吉,张亚洲;非共振态下空心变压器的理论分析与实验研究[J];高电压技术;2003年10期
9 谢卫平,郝世荣,王敏华,韩文辉,张南川,应纯同;一种基于电感储能技术的紧凑型高功率脉冲源[J];高电压技术;2004年01期
10 李名加,阮江军,康强,常安碧,张宇;脉冲变压器锥形绕组电压分布数值分析[J];高电压技术;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 欧阳佳;折叠型平板Blumlein线及其应用研究[D];国防科学技术大学;2007年
2 刘振祥;水介质螺旋线型长脉冲加速器的研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 高景明;陡化前沿Marx发生器及其应用研究[D];国防科学技术大学;2009年
4 李志强;新型电感储能脉冲功率源及其驱动S波段锥形MILO的研究[D];国防科学技术大学;2009年
5 张自成;紧凑重频Tesla变压器型吉瓦脉冲发生器[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 罗敏;高功率重复频率气体火花开关理论与实验研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
2 张自成;水介质耐高电压击穿技术的进一步研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 李士忠;高功率带绕式脉冲变压器的研究[D];国防科学技术大学;2005年
4 屈立辉;高梯度绝缘子研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 陈蒸;一种紧凑型重复频率脉冲触发源研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 程新兵;高功率重复频率气体火花开关研究[D];国防科学技术大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 盛刚保;滕功清;;一种基于AD9851芯片的DDS脉冲发生器[J];北京机械工业学院学报;2007年04期
2 曾伟;师彦荣;;生物电脉冲刺激仪的研制[J];医疗卫生装备;2008年03期
3 ;电蚀加工[J];电加工与模具;1966年05期
4 龚家卿,邱昌容;《电力电容器局部放电测量》标准的试验研究[J];电气应用;1986年07期
5 ;摄影技术及设备[J];中国光学与应用光学文摘;1994年02期
6 王新新,张卓,肖如泉;重复频率Marx发生器[J];电工技术学报;1997年06期
7 ;维修英语[J];汽车与驾驶维修;2001年08期
8 张剑辉,姜齐荣,赵地,严干贵;有源滤波器控制器的设计[J];电网技术;2002年10期
9 袁志昌,宋强,刘文华,魏文辉;±50 Mvar链式STATCOM脉冲发生器设计[J];电力系统自动化;2004年10期
10 李仪;皮秒测量技术重放异彩[J];国外电子测量技术;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 侯锐;张建德;杨建华;杨杰;冯常顺;张瑜;李小林;汪伟;苏正平;;一种层叠脉冲发生器的初步研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
2 张竞涛;陈柯萍;张澍;华伟;张奎俊;王方正;陈新;;1023台永久起搏器脉冲发生器更换原因分析[A];中华医学会心电生理和起搏分会第八次全国学术年会论文集[C];2008年
3 杨峰;薛泉;陈志豪;;一种新型的脉冲发生器的设计[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
4 刘超;;感应叠加型冲击磁铁脉冲发生器设计与实验[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年
5 石小燕;魏于凡;;提高超宽带脉冲源的重复频率的研究[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
6 黄魏宁;刘芳;;低压脉冲发生器治疗梅尼埃病的中期临床观察[A];中华医学会第十次全国耳鼻咽喉-头颈外科学术会议论文汇编(上)[C];2007年
7 杨实;杨汉武;钱宝良;钟辉煌;;基于磁开关的全固态、高功率、长脉冲发生器的初步研究[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
8 申恒广;洪晓华;易真龙;刘庆伟;;悬挂式分拣实验装置及信号自动识别系统的研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
9 李建宇;张晓华;李勇杰;;脑深部电刺激治疗抽动秽语综合征10例疗效分析[A];中华医学会神经外科学分会第九次学术会议论文汇编[C];2010年
10 黄卫新;方国明;;核辐射脉冲模拟软件实现研究[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 荆州 刘先松;智能脉冲发生器[N];电子报;2001年
2 北京市朝阳医院心脏中心 杨新春;心脏起搏器自述[N];健康时报;2004年
3 许茜;杨教授为什么收集心脏起搏器[N];健康报;2004年
4 翟芳芳;开封供电公司员工创新促节能[N];国家电网报;2009年
5 陈霞;心脏起搏器的应用[N];大众卫生报;2001年
6 天津 王磊;故障双面秀[N];电脑报;2005年
7 袁启明;高新医械又见奇葩[N];医药经济报;2002年
8 秦嗣萃 宿燕岗;心脏起搏器有了火眼金睛[N];上海中医药报;2009年
9 本报实习记者 戴丹;医生:要擅于使用心脏起搏器[N];医药经济报;2004年
10 成都 立本 编译;周日提醒器[N];电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张颖心;毛竹叶总黄酮的分离研究及基于循环经济的毛竹产业链设计[D];浙江大学;2008年
2 贺元吉;爆电能源高功率超宽带脉冲发生器研究[D];国防科学技术大学;2001年
3 刘超;HLS满能量注入研究及新型冲击磁铁脉冲发生器研制[D];中国科学技术大学;2008年
4 许献磊;车载探地雷达系统的开发及其应用实验研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
5 张亦弛;宽带非线性矢量网络分析仪测量理论与技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 夏玲琍;IR-UWB射频收发机的研究与设计[D];复旦大学;2010年
7 付在明;高速脉冲波形合成关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
8 何玲;枪械自动机关重件冲击疲劳实验机相关理论与实验研究[D];南京理工大学;2011年
9 周慧;用于行走功能恢复的硬膜外脊髓电刺激系统研究[D];华中科技大学;2012年
10 涂兵;MWD中泥浆脉冲信号辨识及地面适配技术研究[D];北京工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘金涛;便携式脉冲发生器可靠性技术研究[D];电子科技大学;2010年
2 张孝飞;脉冲发生器波形产生模块的设计与实现[D];长春工业大学;2012年
3 肖俊远;泥浆脉冲器脉冲发生机构流场研究[D];吉林大学;2011年
4 胡忠海;钻井液连续波脉冲发生器设计与数值分析[D];华南理工大学;2013年
5 朱楠;100MHz脉冲发生器设计与实践[D];电子科技大学;2010年
6 孙在;Geolink脉冲发生器与信号故障分析[D];西安石油大学;2011年
7 崔川;LXI脉冲发生器硬件设计[D];电子科技大学;2012年
8 姚谦;直流输电控制和保护系统的脉冲发生器的研究[D];华北电力(北京)大学;2002年
9 吕青懋;LXI脉冲发生器控制软件设计[D];电子科技大学;2012年
10 李军徽;基于FPGA的SPWM数字化自然采样脉冲发生器的研究[D];东北电力大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026