4-58  激光装置新型能源系统技术改造

陈清海  力一峥  郭良福  袁晓东  王成程  邓  武  李  炜  周丕璋

改造后的新型能源系统特点为：(1)充电机是能源系统中非常重要的设备，在设计时，用LC串联谐振恒流充电，输出端加隔离保护，使电容器端充电波形基本保持为直线，减小干扰信号的产生和对电容器的冲击。充电时间可调，使得在电容器老化的情况下依然可调节充电机使其基本同时达值，这样电容器在高压状态下等待触发的时间变短，有利于电容器的保护，减缓电容器的老化；(2)用了容差0~5%的双电极自愈式金属化膜电容器，该电容器储能密度(0.5 J/cm³)、可靠性高，系统故障承受能力强(能承受3倍正常放电电流峰值约20 kA冲击)，能承受高反向电压(大于80%)和相对高的峰值电流，提高了能源系统的稳定性、可靠性且节省了空间；(3)根据工作电压的高低和放电电流大小的不同，采用了两种放电回路，即引燃管接地保护和电容器接地保护，同时各个放电回路都采用内触发的方式，解决了氙灯自闪的问题，并改变了原来全部双灯串接的方式，对部分放大器采用了4灯串接或六灯串接的办法，提高了工作电压，使放电回路得到简化，节省了空间和费用。

另外，还采用了电流互感器(CT)来检测放电回路的电流，使得各回路放电情况一目了然，故障时能很快找出故障原因，及时排除故障，提高了系统的可维护性；采用军用标准的GMDT-50型高压低衰减组合电缆，该电缆能够满足充放电的电流和耐压要求；使用激光偏振控制能量的方法，使激光能量的配给变得简单可靠；使用光纤通讯，减少了干扰；采用中央计算机集中控制，对电压设置、充电、停止充电、安全泄放、放电进行计算机操作，极大地减少了设备运行中人为因素的风险。

用上述新方法后，能源系统的精度、稳定性和可靠性得到了极大的改善，而占地减少，操作简单有效，外观简洁，总体性能得到提高，为“星光”Ⅱ激光基本物理实验的开展提供了有力的能源保障。经过系统的设计、试验、投产、安装、调试、考核后，在试运行阶段得到：在固定电压下，9台充电机充电时间在35~45 s之间；各台放大器都能稳定、精确地充、放电，没有剩余电压，且重复性好；放电波形正常，放电波形峰值和半宽满足要求。考核结果说明新型能源系统达到设计指标，用“星光”Ⅱ装置进行基准物理实验打下坚实的能源基础，也为高功率固体激光装置能源系统的设计建造提供了重要的参考依据。