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一种用于触发引燃管的脉冲电源

郭海山 杨兰均 刘帅 张永鹏 李博睿 刘思炎

郭海山, 杨兰均, 刘帅, 等. 一种用于触发引燃管的脉冲电源[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 095008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180016
引用本文: 郭海山, 杨兰均, 刘帅, 等. 一种用于触发引燃管的脉冲电源[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 095008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180016
Guo Haishan, Yang Lanjun, Liu Shuai, et al. A pulsed power source for triggering ignition[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 095008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180016
Citation: Guo Haishan, Yang Lanjun, Liu Shuai, et al. A pulsed power source for triggering ignition[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 095008. doi: 10.11884/HPLPB201830.180016

一种用于触发引燃管的脉冲电源

doi: 10.11884/HPLPB201830.180016
基金项目: 宇航动力学国家重点实验室开放基金项目
详细信息
    作者简介:

    郭海山(1993—),男,硕士研究生,主要从事脉冲功率技术和放电等离子体的研究;guohaishan@stu.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TM417

A pulsed power source for triggering ignition

  • 摘要: 设计了一种单电源的变压器型高电压、大电流脉冲源。该电源只有一套放电电容,以晶闸管作为放电开关,单原边双副边的脉冲变压器作为传输线。利用二极管的单向导通特性,使变压器根据负载不同的工况运行在不同的状态,分时输出高电压、大电流脉冲。该设计利用变压器在空间上将高压输出回路和低压控制回路隔离,与一般的双电源设计方式相比,降低了驱动电路的成本,减少了装置的体积,有利于设备的小型化和紧凑化。试验结果表明:当原边18 μF的储能电容充电电压为700 V时,通过晶闸管开关控制电容向2 ∶2 ∶20的单原边双副边脉冲变压器放电,副边开路时输出幅值7.6 kV、上升沿432 ns的开路电压,副边短路时输出幅值690 A、半高宽15.6 μs、前沿7.0 μs的短路电流,满足NL37248引燃管的触发要求。
  • 图  1  一种单电源变压器型高电压、大电流脉冲驱动电路

    Figure  1.  Diagram of the circuit

    C1: capacitance; SCR: thyristor; D1: crowbar diode; N1: primary side; N2, N3: secondary side; D2: diverting diode; C2: isolation capacitor

    图  2  高电压输出等效电路图图

    Figure  2.  High-voltage equivalent circuit

    图  3  大电流输出等效电路图

    Figure  3.  Large current equivalent circuit

    图  4  空载试验电压

    Figure  4.  Voltage of the no-load test

    图  5  短路试验电流

    Figure  5.  Current of the short circuit test

    图  6  脉冲源带球隙负载试验波形图

    Figure  6.  Waveforms of pulse generator with a load

    图  7  负载电流随充电电容容值的变化曲线图

    Figure  7.  Variation curves of load current with discharge capacitor

    图  8  负载能量随充电电容的变化关系

    Figure  8.  Variation curve of load energy with discharge capacitor

    图  9  负载电流随隔离电容C2的变化关系

    Figure  9.  Variation curves of load current with isolation capacitor

    图  10  负载电流随脉冲变压器参数的变化关系

    Figure  10.  Variation curves of load current with pulse transformer parameter

    图  11  含阻尼电阻的脉冲源电路结构图

    Figure  11.  Diagram of the circuit with a damping resistance

    图  12  阻尼电阻对负载电流的影响

    Figure  12.  Variation curves of load current with damping resistance

    表  1  NL37248触发参数

    Table  1.   Trigger parameter of NL37248

    voltage/V current/A(short circuit) length of firing pulse, 1/2 sine wave/μs(short circuit current)
    open circuit (ignitor+) open circuit (ignitor-)
    min 1500 0 100 5
    max 3000 5 250 10
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    表  2  储能电容对脉冲源输出电流参数的影响

    Table  2.   The effect of reservoir capacitance on the output current

    C1/μF primary-side current load-current
    amplitude/A front time/μs time to half value/μs amplitude/A front time/μs time to half value/μs
    1 264 2.28 5.46 260 1.9 6.22
    2 404 3.56 9.28 410 3.1 8.92
    4 436 5.12 12.00 444 4.6 11.84
    18 684 6.40 15.84 690 7.0 15.60
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    表  3  阻尼电阻对回路参数的影响

    Table  3.   The effect of damping resistance on the output current

    damping resistance/Ω primary-current /A load-current /A
    100 218 234
    200 210 224
    300 214 224
    5000 222 222
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-16
  • 修回日期:  2018-06-05
  • 刊出日期:  2018-09-15

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