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纳秒级前沿PFN-MARX发生器充放电特性

张志远 杨兰均 詹唯 徐海鹏 江宏球 林天遇

张志远, 杨兰均, 詹唯, 等. 纳秒级前沿PFN-MARX发生器充放电特性[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 055006. doi: 10.11884/HPLPB201830.170327
引用本文: 张志远, 杨兰均, 詹唯, 等. 纳秒级前沿PFN-MARX发生器充放电特性[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 055006. doi: 10.11884/HPLPB201830.170327
Zhang Zhiyuan, Yang Lanjun, Zhan Wei, et al. Optimization of PFN-Marx generator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 055006. doi: 10.11884/HPLPB201830.170327
Citation: Zhang Zhiyuan, Yang Lanjun, Zhan Wei, et al. Optimization of PFN-Marx generator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 055006. doi: 10.11884/HPLPB201830.170327

纳秒级前沿PFN-MARX发生器充放电特性

doi: 10.11884/HPLPB201830.170327
详细信息
    作者简介:

    张志远(1993-), 男,硕士,从事脉冲功率技术及其应用研究;zhangzhiyuan@stu.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    杨兰均(1968-), 男,教授,从事脉冲功率技术及等离子体技术研究;yanglj@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TM89

Optimization of PFN-Marx generator

  • 摘要: 为了改善脉冲形成网络(PFN)-Marx发生器的输出波形,得到前沿较短、纹波因数尽可能小的输出波形,对单级PFN的特性进了仿真研究,包括PFN中末端电容、末端电感、PFN的阻抗等因素对单级PFN的输出波形的影响;建立了PFN-Marx发生器的整体仿真模型,并对采用耦合电感作为隔离电感和采用分立电感作为隔离电感进行了仿真研究。研究表明:采用耦合电感作为隔离电感可以使各级PFN的充电波形更加一致,效果更好。搭建了一个小型的PFN-Marx发生器,并研究了PFN-Marx发生器中气体开关在不同气压下导通时输出波形的差异,结果表明,升高气压有利于减小PFN-Marx发生器输出波形的前沿持续时间。
  • 图  1  单级PFN的Pspice仿真电路图

    Figure  1.  Pspice simulation circuit of single PFN

    图  2  仿真结果

    Figure  2.  Simulation results

    图  3  PFN-Marx发生器的仿真电路

    Figure  3.  Simulation circuit of PFN-Marx generator

    图  4  采用不同方式充电的充电电压波形

    Figure  4.  Charging waveforms of PFN-Marx generator

    图  5  PFN-Marx发生器的仿真输出波形

    Figure  5.  Simulation output waveforms of PFN-Marx generator

    图  6  单级PFN在不同L1下的实验波形

    Figure  6.  Experimental waveform of different L1 in PFN

    图  7  PFN-Marx发生器实验电路图

    Figure  7.  Experimental circuit of PFN-Marx generator

    图  8  PFN-Marx发生器的典型输出波形

    Figure  8.  Typical output waveform of PFN-Marx generator

    图  9  不同气压下的输出电压峰值及前沿变化

    Figure  9.  Change of rise time and maximum voltage at different pressure of gas switch

    表  1  人工传输线阻抗变化对脉冲前沿的影响

    Table  1.   Simulated influence of PFN impedance on pulse front

    C/pF Z tf/ns
    1000 8 11.07
    2000 5.7 15.06
    4000 4 22.04
    6000 3.3 26.08
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    表  2  PFN阻抗变化对脉冲前沿的影响

    Table  2.   Measured influence of PFN impedance PFN on pulse front

    C/pF R tf/ns
    400 10 13.8
    2000 4.2 26.4
    6000 2.8 40.8
    下载: 导出CSV
  • [1] 李志强, 杨建华, 张建德, 等. 紧凑重频PFN-Marx发生器[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015013. doi: 10.11884/HPLPB201628.015013

    Li Zhiqiang, Yang Jianhua, Zhang Jiande, et al. A compact repetitive PFN-Marx generator. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015013 doi: 10.11884/HPLPB201628.015013
    [2] 高景明, 刘永贵, 刘金亮. 陡化前沿Marx发生器中开关过电压的研究[J]. 高电压技术, 2009, 35(1): 75-81. doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2009.01.031

    Gao Jingming, Liu Yonggui, Liu Jinliang. Investigation on over voltage of the spark gap switch in a wave erection Marx generator. High Voltage Engineering, 2009, 35(1): 75-81 doi: 10.13336/j.1003-6520.hve.2009.01.031
    [3] 张江华, 杨汉武, 梁波, 等. MV级近方波Marx发生器的设计[J]. 强激光与粒子束, 2011, 23(11): 2877-2880. http://www.hplpb.com.cn/article/id/6765

    Zhang Jianghua, Yang Hanwu, Liang Bo. Design of MV level rectangle pulse Marx generator. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(11): 2877-2880 http://www.hplpb.com.cn/article/id/6765
    [4] 张晋琪, 吴朝阳, 杨周炳, 等. 1 MV小型重复频率Marx发生器的设计[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27: 053003. doi: 10.11884/HPLPB201527.053003

    Zhang Jinqi, Wu Chaoyang, Yang Zhoubing. Design of 1 MV small repetitive Marx generator. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27: 053003 doi: 10.11884/HPLPB201527.053003
    [5] Phelps D A. High density compact tunable PFN-Marx modulators[C]//IEEE Conference on Power Modulator Symposium. 1990: 507-510.
    [6] Kekez M M. A compact square waveform 15 kJ generator: 15 μs rising time, 7.5 Ω load impedance and 100-500 ns pulse width[C]//IEEE Pulsed Power Plasma Science Conference. 2001: 1027-1030.
    [7] Kekez M M. A 480 joule, 650 kV, < 3 ns risetime, 500 ns pulse width, compact pulse generator[C]//11th IEEE International Pulsed Power Conference. 1997: 1524-1529.
    [8] Hammon J, Lam S K, Drury D, et al. Compact l MV, 10 Hz pulser[C]//IEEE Pulse Power Conference. 1997: 147-152.
    [9] 张慧博. 基于脉冲变压器的长脉冲PFN-Marx发生器技术研究[D]. 长沙: 国防科技大学, 2013.

    Zhang Huibo. Study on long pulse PFN-Marx generator based on pulse transformers. Changsha: National University of Defense Technology, 2013
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-26
  • 修回日期:  2017-12-27
  • 刊出日期:  2018-05-15

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