聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟

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聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟

薛创, 丁宁, 张扬, 肖德龙, 孙顺凯, 宁成, 束小建, 

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薛创, 丁宁, 张扬, 等. 聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

引用本文:

薛创, 丁宁, 张扬, 等. 聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

Xue Chuang, Ding Ning, Zhang Yang, et al. Full circuit simulation for electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

Citation:

Xue Chuang, Ding Ning, Zhang Yang, et al. Full circuit simulation for electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟

doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

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丁宁¹,
张扬¹,
肖德龙¹,
孙顺凯¹,
宁成¹,
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1.
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 1 00088;
2.
中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088

通讯作者:
薛创

Full circuit simulation for electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility

1.
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics,Beijing 100088,China;
2.
Graduate School of China Academy of Engineering Physics,Beijing 100088,China

摘要: 为研究聚龙一号驱动器内部电磁脉冲的形成与传输规律,优化调节其运行状态,获得满足负载设计需求的电流波形,建立了描述驱动器各关键部件充放电过程的全电路数值模拟程序。该程序与负载动力学程序耦合模拟,能够在一定范围内得到与实验结果符合较好的电压和电流波形。在典型的丝阵Z箍缩实验条件下,模拟分析了各段水介质传输线上电磁脉冲宽度逐级压缩,功率逐级放大的过程,驱动器充压65 kV时,大约1 MJ的电磁能量传输到绝缘堆位置。在典型的磁驱动准等熵压缩实验条件下,模拟分析了激光触发气体开关对驱动器24路模块分时放电的控制过程,模拟的0121发实验负载区电流上升时间（0~100%）为450 ns、峰值约6 MA。
- 聚龙一号 /
- 脉冲形成与传输 /
- 脉冲功率 /
- Z箍缩 /
- 等熵压缩 /
- 电路模拟
Abstract: In order to study the electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility, and to optimize the performance to get the desired driving currents for the load design, a full circuit model were founded to describe the charging and discharging process for all the key circuit elements in detail. The model and parameters were validated and the numerical results coincided with the experimental results. For typical Z pinch loads, the compression of the pulse and the amplification of the pulse power were simulated, as charged at a voltage of 65 kV, the PTS facility delivered about 1 MJ energy to the stack region. For typical isentropic compression experiments, the timing of the laser triggered gas switch was designed for different loads, and the tailored currents with about 6 MA in peak and 450 ns(0-100%) in rise time were obtained in the load region from simulation for shot 0121.
- PTS /
- pulse forming and transmission /
- pulsed power /
- Z pinch /
- isentropic compression /
- circuit simulation

[1]	丛培天. 中国脉冲功率科技进展简述 . 强激光与粒子束, 2020, 32(2): 025002-1-025002-11. doi: 10.11884/HPLPB202032.200040
[2]	毛重阳, 薛创, 肖德龙, 丁宁. “聚龙一号”4层绝缘堆和真空区电路模拟方法 . 强激光与粒子束, 2020, 32(2): 025004-1-025004-5. doi: 10.11884/HPLPB202032.190330
[3]	毛重阳, 薛创, 肖德龙, 王小光, 王冠琼, 丁宁. 聚龙一号主开关导通时刻对负载电流的影响 . 强激光与粒子束, 2019, 31(01): 015001-. doi: 10.11884/HPLPB201931.180256
[4]	郭帆, 王贵林, 邹文康, 陈林, 谢卫平. 聚龙一号装置磁驱动加载实验的全电路模拟 . 强激光与粒子束, 2018, 30(12): 125001-. doi: 10.11884/HPLPB201830.180239
[5]	张思群, 王昆仑, 李晶, 杨亮, 黄显宾. 聚龙一号丝阵负载Z箍缩硬X射线能谱测量 . 强激光与粒子束, 2018, 30(10): 105004-. doi: 10.11884/HPLPB201830.180183
[6]	王贵林, 张朝辉, 郭帅, 李军, 池原, 章征伟, 贾月松, 孙奇志. 聚龙一号装置上铜的准等熵压缩线测量实验研究 . 强激光与粒子束, 2016, 28(05): 055010-. doi: 10.11884/HPLPB201628.055010
[7]	薛创, 丁宁, 肖德龙, 张扬, 孙顺凯, 宁成, 束小建. 聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型 . 强激光与粒子束, 2016, 28(12): 125004-. doi: 10.11884/HPLPB201628.160138
[8]	郭海兵, 马纪敏, 王少华, 宋娟, 祁建敏. Z箍缩驱动混合堆包层瞬态传热特性 . 强激光与粒子束, 2015, 27(01): 016001-. doi: 10.11884/HPLPB201527.016001
[9]	周少彤, 徐强, 黄显宾, 欧阳凯, 杨亮, 韩文辉. “聚龙一号”装置不同光子能段X射线积分成像系统研制 . 强激光与粒子束, 2015, 27(11): 112004-. doi: 10.11884/HPLPB201527.112004
[10]	但加坤, 任晓东, 张思群, 黄显宾, 周少彤, 段书超. Z箍缩等离子体振荡引起的电磁脉冲辐射 . 强激光与粒子束, 2014, 26(04): 045038-. doi: 10.11884/HPLPB201426.045038
[11]	郭帆, 邹文康, 陈林. 一种磁绝缘传输线真空功率流的电路计算方法 . 强激光与粒子束, 2013, 25(07): 1845-1850. doi: 10.3788/HPLPB20132507.1845
[12]	孙凤举, 邱爱慈, 姜晓峰, 呼义翔, 姚伟博. 20 MA/300 ns Marx型直接驱动Z箍缩脉冲源 . 强激光与粒子束, 2012, 24(04): 933-937. doi: 10.3788/HPLPB20122404.0933
[13]	来定国, 谢霖燊. Pspice子模块在脉冲功率装置电路模拟中的应用 . 强激光与粒子束, 2012, 24(03): 689-692. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0689
[14]	张蕊, 黄昆, 邹晓兵, 王新新. 基于等阻抗差分段法的变阻抗线电路模拟 . 强激光与粒子束, 2012, 24(05): 1221-1224. doi: 10.3788/HPLPB20122405.1221
[15]	曾正中. PW级Ｚ箍缩驱动源指数传输线的电路模拟 . 强激光与粒子束, 2011, 23(07): 0- .
[16]	薛飞彪, 杨建伦, 徐荣昆. 微型磁探针在Z箍缩负载电流诊断中的应用 . 强激光与粒子束, 2010, 22(09): 0- .
[17]	高耀明, 李沄生. 辐射驱动气体靶丸压缩过程数值模拟 . 强激光与粒子束, 2009, 21(09): 0- .
[18]	邱爱慈, 孙凤举. Z箍缩和闪光照相用快脉冲功率源技术的发展 . 强激光与粒子束, 2008, 20(12): 0- .
[19]	王亮平, 邱爱慈, 蒯斌, 丛培天, 梁天学, 张众, 贾伟, 郭宁. “强光一号”加速器Z箍缩丝阵负载的零维模拟 . 强激光与粒子束, 2004, 16(02): 0- .
[20]	谢卫平, 王文斗, 邓建军, 应纯同, 丁伯南. 快Z箍缩物理过程的PSPICE电路模拟方法分析 . 强激光与粒子束, 2003, 15(01): 0- .

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聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟

doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 1 00088;

2. 中国工程物理研究院研究生院, 北京 1 00088

通讯作者: 薛创

收稿日期: 2015-09-06
修回日期: 2015-10-26
刊出日期: 2016-01-04

关键词:

脉冲形成与传输 /

摘要: 为研究聚龙一号驱动器内部电磁脉冲的形成与传输规律,优化调节其运行状态,获得满足负载设计需求的电流波形,建立了描述驱动器各关键部件充放电过程的全电路数值模拟程序。该程序与负载动力学程序耦合模拟,能够在一定范围内得到与实验结果符合较好的电压和电流波形。在典型的丝阵Z箍缩实验条件下,模拟分析了各段水介质传输线上电磁脉冲宽度逐级压缩,功率逐级放大的过程,驱动器充压65 kV时,大约1 MJ的电磁能量传输到绝缘堆位置。在典型的磁驱动准等熵压缩实验条件下,模拟分析了激光触发气体开关对驱动器24路模块分时放电的控制过程,模拟的0121发实验负载区电流上升时间（0~100%）为450 ns、峰值约6 MA。

English Abstract

薛创, 丁宁, 张扬, 等. 聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

引用本文:

薛创, 丁宁, 张扬, 等. 聚龙一号电磁脉冲形成与传输过程的全电路模拟[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

Xue Chuang, Ding Ning, Zhang Yang, et al. Full circuit simulation for electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

Citation:

Xue Chuang, Ding Ning, Zhang Yang, et al. Full circuit simulation for electromagnetic pulse forming and transmission in the PTS facility[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015014. doi: 10.11884/HPLPB201628.015014

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