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邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计

王传伟 李洪涛

王传伟, 李洪涛. 邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 075003. doi: 10.11884/HPLPB202032.190429
引用本文: 王传伟, 李洪涛. 邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 075003. doi: 10.11884/HPLPB202032.190429
Wang Chuanwei, Li Hongtao. Design of square pulse forming network with adjacent mutual coupling inductors[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 075003. doi: 10.11884/HPLPB202032.190429
Citation: Wang Chuanwei, Li Hongtao. Design of square pulse forming network with adjacent mutual coupling inductors[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 075003. doi: 10.11884/HPLPB202032.190429

邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计

doi: 10.11884/HPLPB202032.190429
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 square pulse forming network with adjacent mutual coupling inductors

  • 摘要: 针对小型化紧凑型脉冲源的应用需求,开展了电感存在互耦的准方波脉冲形成网络设计技术研究。首先介绍了基于坐标轮换-直接搜索法的准方波脉冲形成网络优化技术研究,获得了网络元件的电感、电容值以及准方波的解析表达式;然后推导了邻近电感互耦网络的等效去耦电路解算方法,基于回溯法,最终给出了全网络各元件值的求解算法;最后分别针对等电容情形及规定电容的情形,求解给出了网络元件参数值。算例结果表明:电感存在互耦的准方波脉冲形成网络可获得较理想的准方波脉冲输出。基于互耦电感的巧妙设计,有利于实现紧凑型准方波脉冲形成网络的设计。
  • 图  1  B型脉冲形成网络模型及其优化输出波形

    Figure  1.  Type B PFN model and its output waveform

    图  2  目标函数值随迭代计算次数的变化曲线

    Figure  2.  Relation between objective function value and iteration times

    图  3  优化后输出波形

    Figure  3.  Output waveform with optimization

    图  4  邻近电感互耦的B型PFN

    Figure  4.  Type B PFN with adjacent mutual coupling inductors

    图  5  T型三端网络解耦前后电路构型

    Figure  5.  Circuit model of T-type three-terminal network

    图  6  邻近电感互耦的B型PFN解耦后电路构型

    Figure  6.  Equivalent decoupling circuit model of type B PFN with adjacent mutual coupling inductors

    图  7  回溯算法计算过程示意图

    Figure  7.  Diagrammatic sketch of computational process with backtracking algorithm

    图  8  电容值误差分布

    Figure  8.  Capacitance error distribution

    表  1  五节B型脉冲形成网络元件参数

    Table  1.   Parameters of devices in 5-stage B-type PFN

    No. of stageL/μHC/μF
    1 0.126 7 0.066 7
    2 0.058 6 0.057 9
    3 0.059 6 0.063 0
    4 0.068 4 0.077 6
    5 0.095 3 0.145 0
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    表  2  电容相等时邻近电感互耦的五节B型网路元件参数

    Table  2.   Parameters of devices in 5-stage B-type PFN with equal capacitors and adjacent mutual coupling inductors

    coupling typeC/μFL1/μHL2/μHL3/μHL4/μHL5/μHM1/μHM2/μHM3/μHM4/μH
    in-phase0.098 3780.149 5650.075 5870.073 8230.076 5890.087 9820.007 8710.012 2730.011 8110.009 485
    out of phase0.098 3780.750 7370.300 0620.033 7900.047 0480.088 2800.422 7680.009 9090.011 0490.018 127
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    表  3  电容不等时邻近电感互耦的5节B型网路元件参数

    Table  3.   Parameters of devices in 5-stage B-type PFN with constrained capacitors and adjacent mutual coupling inductors

    coupling typeL1/μHL2/μHL3/μHL4/μHL5/μHM1/μHM2/μHM3/μHM4/μH
    in-phase0.149 7730.074 7790.074 2810.079 4810.089 8130.008 8150.007 7030.016 1600.014 501
    out of phase0.740 3000.295 7380.034 2650.044 2600.091 0350.415 0440.012 1230.009 0840.013 038
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-17
  • 修回日期:  2020-03-24
  • 刊出日期:  2020-06-24

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