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紧凑型Marx发生器脉冲功率源

胡汉鹏 尹德宁 贺楠 黄亚琪 张珍铭 张修路 宋盛义 袁长迎

胡汉鹏, 尹德宁, 贺楠, 等. 紧凑型Marx发生器脉冲功率源[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202537.240254
引用本文: 胡汉鹏, 尹德宁, 贺楠, 等. 紧凑型Marx发生器脉冲功率源[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202537.240254
Hu Hanpeng, Yin Dening, He Nan, et al. Compact Marx generator-based pulse power source[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202537.240254
Citation: Hu Hanpeng, Yin Dening, He Nan, et al. Compact Marx generator-based pulse power source[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202537.240254

紧凑型Marx发生器脉冲功率源

doi: 10.11884/HPLPB202537.240254
基金项目: 国家自然科学基金项目(61771410)
详细信息
    作者简介:

    胡汉鹏,huhp17@qq.com

    通讯作者:

    张修路,zhangxiulu@swust.edu.cn

  • 中图分类号: TM833

Compact Marx generator-based pulse power source

  • 摘要: 为降低脉冲功率源使用门槛,设计并实现了一种基于Marx发生器的紧凑型脉冲功率源:Marx发生器为7级单极性充电同轴结构,采用低电感陶瓷电容、紫外光预电离输出窄脉冲;使用可调初级高压电源和2路同步触发开关,金属外壳作为接地屏蔽与放电回路;发生器内部充填高气压N2。基于上述设计获得的脉冲功率源在充电电压26 kV、充气0.3 MPa时,在60 Ω负载上获得了前沿33 ns、脉宽59 ns、幅度109.2 kV的高电压脉冲;功率源封装在一个直径0.2 m、长1.1 m的铝合金圆筒内。为紧凑型、模块化脉冲功率源的实现提供了设计思路和参考样机,可用于闪光X射线照相驱动源。
  • 图  1  Marx发生器电路示意图

    Figure  1.  Structure diagram of Marx generator

    图  2  外部控制箱与发生器通信侧

    Figure  2.  External control box communicates with the generator

    图  3  Marx发生器结构示意图

    Figure  3.  Structure diagram of Marx generator

    图  4  自击穿与触发开关截面

    Figure  4.  Self breakdown and trigger switch section

    图  5  3 mm间距自击穿与触发开关电场仿真

    Figure  5.  3 mm spacing self breakdown and trigger switch electric field simulation

    图  6  气体开关与储能电容连接展示

    Figure  6.  Gas switch and energy storage capacitor connection illustration

    图  7  0.1 MPa空气中脉冲输出结果

    Figure  7.  Pulse output result of 0.1 MPa air

    图  8  电路仿真脉冲输出与实际输出对比

    Figure  8.  Comparison of the circuit simulation output with the actual output

    表  1  各充气压力下电压与转换效率

    Table  1.   Voltage and conversion efficiency at each inflation pressure

    inflation type number Ui/kV Uo/kV η
    0.1 MPa air 1 5.5 23.4 0.610
    2 6.0 25.5 0.608
    3 6.5 27.6 0.607
    4 7.0 29.9 0.612
    0.1 MPa N2 1 14.0 63.2 0.645
    2 15.0 68.4 0.651
    3 16.0 71.3 0.637
    4 17.0 77.7 0.653
    0.2 MPa N2 1 19.0 82.0 0.617
    2 20.0 86.4 0.617
    3 21.0 91.6 0.623
    4 22.0 95.3 0.619
    0.3 MPa N2 1 25.0 106.9 0.611
    2 26.0 109.2 0.600
    3 27.0 114.3 0.605
    4 28.0 119.6 0.610
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-11
  • 修回日期:  2024-11-09
  • 录用日期:  2024-11-09
  • 网络出版日期:  2024-11-11

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