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基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计

王传伟 李洪涛

王传伟, 李洪涛. 基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 065001. doi: 10.11884/HPLPB202032.190374
引用本文: 王传伟, 李洪涛. 基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 065001. doi: 10.11884/HPLPB202032.190374
Wang Chuanwei, Li Hongtao. Design of trapezoidal pulse forming network based on simplex optimization method[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 065001. doi: 10.11884/HPLPB202032.190374
Citation: Wang Chuanwei, Li Hongtao. Design of trapezoidal pulse forming network based on simplex optimization method[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 065001. doi: 10.11884/HPLPB202032.190374

基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计

doi: 10.11884/HPLPB202032.190374
基金项目: 中国工程物理研究院院长基金项目(YZJJLX2016002)
详细信息
    作者简介:

    王传伟(1983—),男,博士研究生,副研究员,从事固态脉冲功率技术及测控技术研究;250705799@qq.com

    通讯作者:

    李洪涛(1968—),男,博士,研究员,从事脉冲功率技术研究;lihongtao-ifp@caep.cn

  • 中图分类号: TN784

Design of trapezoidal pulse forming network based on simplex optimization method

  • 摘要: 脉冲形成网络常用于大功率固态调制器、微波驱动源以及激光激励源中,以便获取宽平顶的高压长脉冲输出。针对常用的雷利网络,根据宽平顶低纹波的应用需求,开展了优化设计技术研究,提出了基于单纯形优化法的设计算法。主要针对两种情形进行了优化设计及计算:一是电容值相等,通过优化电感值以获取最优的输出波形;二是约定电容值(电容值不完全相等),通过优化计算不同电容排列下的输出结果,寻求最优的电容排列组合及相应的优化电感值。上述优化算法结果表明,在两种情形下均可以获得较优的准方波脉冲输出,可以为准方波脉冲形成网络的工程实现提供一种新的方法。理论计算和电路仿真结果表明,所提出的方法合理可行。
  • 图  1  雷利脉冲形成网络模型及其输出波形

    Figure  1.  Rayleigh PFN model and its output waveform

    图  2  单纯形优化算法流程

    Figure  2.  Flow-process diagram of simplex optimization algorithm

    图  3  部分等电容网络优化计算波形

    Figure  3.  Output waveforms of 4,6,7,9,10 stages PFN with equal capacitors and optimized inductances

    图  4  5节和8节等电容网络优化前后波形

    Figure  4.  Output detailed waveforms of 5-stage and 8-stage PFN

    图  5  优化后波形特征

    Figure  5.  Wave characteristics after optimization

    图  6  规定电容网络优化输出波形

    Figure  6.  Output waveforms of the optimal PFN with five specified capacitors

    表  1  等电容网络电感优化设计值

    Table  1.   Design value of inductance in PFN with equal capacitors

    NC/μFL1/μHL2/μHL3/μHL4/μHL5/μHL6/μHL7/μHL8/μH
    50.10.170 6410.096 9950.101 3120.099 4740.089 529——————
    80.062 50.108 7050.060 2510.063 1220.062 5300.062 3750.061 5630.076 2820.000 026
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    表  2  基于5只电容的脉冲形成网络优化后元件参数

    Table  2.   Parameters of the optimized inductances of PFN with five specified capacitors

    No.C1/μFC2/μFC3/μFC4/μFC5/μFL1/μHL2/μHL3/μHL4/μHL5/μH
    10.092 80.087 50.097 00.109 00.114 00.168 20.085 920.091 100.105 40.096 49
    20.092 80.087 50.097 00.114 00.109 00.168 40.085 930.090 940.106 70.102 2
    30.087 50.092 80.109 00.097 00.114 00.145 80.087 110.099 800.118 40.053 55
    40.087 50.092 80.109 00.114 00.097 00.146 20.087 040.099 580.121 70.060 45
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-20
  • 修回日期:  2020-03-24
  • 刊出日期:  2020-05-12

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