气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响

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气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响

常家森, 李龙, 危瑾, 邱爱慈, 张乔根

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常家森, 李龙, 危瑾, 等. 气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

引用本文:

常家森, 李龙, 危瑾, 等. 气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

Chang Jiasen, Li Long, Wei Jin, et al. Effects of gas switch jitter on output peak power and pulse front[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

Citation:

Chang Jiasen, Li Long, Wei Jin, et al. Effects of gas switch jitter on output peak power and pulse front[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响

doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

1.
西安交通大学电气工程学院, 西安 71 0049

通讯作者:
常家森

Effects of gas switch jitter on output peak power and pulse front

1.
School of Electrical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049,China

摘要: 根据已有的实验数据和理论，给出了抖动和延时的数值表示，利用Matlab软件生成随机数组模拟开关延时和抖动。在Simulink环境下建立简化模型仿真多子块并联直线型变压器驱动源（LTD）模块的工作特性。通过M文件控制模块内多个开关的击穿时序仿真开关抖动，分析开关抖动对40个支路并联输出电流1 MA、上升时间100 ns的LTD模块输出功率峰值及前沿的影响。模拟结果表明，在一定范围内，随着抖动增大，LTD模块输出功率峰值减小，脉冲前沿显著增加，系统的稳定性随抖动增加而降低。随着开关抖动增大，输出到负载的峰值功率减小的速率增大，而脉冲前沿近似于线性增加。由于开关抖动将影响负载输出，为满足一定的系统可靠性要求，存在一个抖动阈值，对于40个子块并联的1 MA LTD模块，在系统可靠性要求5%时，其抖动阈值约为17 ns。
- 直线型变压器驱动源 /
- 气体开关 /
- 电路模拟 /
- 开关抖动
Abstract: Numerical representations of switch delay and jitter are given according to previous experimental data and theories. Random arrays are created by Matlab to simulate switch delay and jitter. A simplified model is established to calculate the working characteristics of linear transformer driver (LTD) module with multiple bricks in parallel. M-file is used to control the time sequence of the multiple switches in module to simulate switch jitters. Then effects of switch jitters on peak power and pulse front of 40-brick LTD module with 1 MA peak current and 100 ns rise time are studied. The simulation result shows that， in a certain range， with the increase of jitter， the peak power and system stability decrease， and pulse front increases remarkably. The decrease rate of peak power increases with the increase of jitter，and the pulse front increases almost linearly. Since the switch jitter has important influences on system output， there is a jitter threshold to satisfy certain system stability requirement. As for 1 MA LTD module with 40 bricks in parallel， the jitter threshold is about 17 ns when the system stability requirement is 5%.
- linear transformer driver /
- gas switch /
- circuit simulation /
- switch jitter

[1]	张雷, 王真, 赵光义, 祁建敏. 外粒子源注入下气体放电过程的模拟研究 . 强激光与粒子束, 2019, 31(01): 016001-. doi: 10.11884/HPLPB201931.180197
[2]	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
[3]	陈林, 蒋吉昊, 邹文康, 郭帆, 王勐, 赵越, 刘瑜, 王杰, 张元军, 李晔. LTD模块串联装置中部分模块不工作时的输出性能 . 强激光与粒子束, 2016, 28(04): 045004-. doi: 10.11884/HPLPB201628.125004
[4]	陈学秒, 王桂吉, 税荣杰, 赵剑衡, 孙承纬, 谭福利, 吴刚, 章林文. 用于电磁驱动实验装置CQ-7的多间隙气体开关 . 强激光与粒子束, 2016, 28(10): 105001-. doi: 10.11884/HPLPB201628.160022
[5]	梁天学, 孙凤举, 姜晓峰, 魏浩, 王志国, 张众, 邱爱慈. 开关放电分散性对FLTD模块输出的影响模拟 . 强激光与粒子束, 2014, 26(10): 105001-. doi: 10.11884/HPLPB201426.105001
[6]	樊旭亮, 李玲, 刘金亮. 强流电子束加速器中气体开关的电磁辐射等效模型 . 强激光与粒子束, 2013, 25(04): 1055-1058.
[7]	何伟, 李黎, 郑万国, 童金禄, 申晨, 郭良福, 赖贵友. 2.0 MJ脉冲功率源的500 kA气体开关系统 . 强激光与粒子束, 2013, 25(05): 1293-1297. doi: 10.3788/HPLPB20132505.1293
[8]	姜晓峰, 梁天学, 王志国, 孙凤举, 丛培天, 尹佳辉, 魏浩, 张众. 环形电极单间隙电晕放电伏安特性 . 强激光与粒子束, 2012, 24(04): 835-838. doi: 10.3788/HPLPB20122404.0835
[9]	丛培天, 邱爱慈. 快脉冲直线变压器气体开关技术 . 强激光与粒子束, 2012, 24(06): 1263-1268. doi: 10.3788/HPLPB20122406.1263
[10]	丛培天, 孙铁平, 邱爱慈, 曾正中. 多间隙气体开关电感 . 强激光与粒子束, 2012, 24(08): 2009-2012. doi: 10.3788/HPLPB20122408.2009
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[19]	王文斗, 王刚华, 李洪涛, 林其文. SF₆气体间隙开关激光触发延迟的数值模拟 . 强激光与粒子束, 2006, 18(04): 0- .
[20]	丛培天, 曾正中, 蒯斌, 邱爱慈, 梁天学, 王亮平. 同轴场畸变气体开关运行特性 . 强激光与粒子束, 2005, 17(05): 0- .

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气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响

doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

1. 西安交通大学电气工程学院, 西安 71 0049

通讯作者: 常家森

收稿日期: 2011-11-14
刊出日期: 2012-03-05

关键词:

直线型变压器驱动源 /

摘要: 根据已有的实验数据和理论，给出了抖动和延时的数值表示，利用Matlab软件生成随机数组模拟开关延时和抖动。在Simulink环境下建立简化模型仿真多子块并联直线型变压器驱动源（LTD）模块的工作特性。通过M文件控制模块内多个开关的击穿时序仿真开关抖动，分析开关抖动对40个支路并联输出电流1 MA、上升时间100 ns的LTD模块输出功率峰值及前沿的影响。模拟结果表明，在一定范围内，随着抖动增大，LTD模块输出功率峰值减小，脉冲前沿显著增加，系统的稳定性随抖动增加而降低。随着开关抖动增大，输出到负载的峰值功率减小的速率增大，而脉冲前沿近似于线性增加。由于开关抖动将影响负载输出，为满足一定的系统可靠性要求，存在一个抖动阈值，对于40个子块并联的1 MA LTD模块，在系统可靠性要求5%时，其抖动阈值约为17 ns。

English Abstract

常家森, 李龙, 危瑾, 等. 气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

引用本文:

常家森, 李龙, 危瑾, 等. 气体开关抖动对输出峰值功率和前沿的影响[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

Chang Jiasen, Li Long, Wei Jin, et al. Effects of gas switch jitter on output peak power and pulse front[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

Citation:

Chang Jiasen, Li Long, Wei Jin, et al. Effects of gas switch jitter on output peak power and pulse front[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2012, 24: 625-629. doi: 10.3788/HPLPB20122403.0625

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