夏连胜[1]2001年在《宽平顶高电压长脉冲形成技术研究》文中提出脉冲形成网络是产生宽度达数微秒长脉冲的主要技术途径。本文介绍了利用Blumlein-PFN和Marx-PFN网络产生宽平顶长脉冲的原理、设计方法以及有关参数变化对脉冲波形的影响，经过数值模拟设计了实验装置并通过实验获得预期的脉冲输出。 通过对脉冲形成网络特性的研究，明确了各参数对网络输出阻抗、输出脉冲宽度等的影响，明确了Blumlein-PFN和Marx-PFN网络拓扑结构，为正确设计网络提供必备知识。 数值模拟研究结果表明：当元件的真实值偏离标称值5％以内时对脉冲平顶波动的影响可以忽略；电容内感的影响较大，因此，选择元件时应选择低感的脉冲电容器；接地线电感对Blumlein-PFN型结构输出脉冲平顶波动的影响比对Marx-PFN型结构要大得多；电感偏离设计值对输出脉冲平顶的影响相对于电容的偏离带来的影响大得多。 实验研究结果表明：采用Blumlein-PFN型脉冲形成网络可以在匹配负载上获得脉冲电压幅度等于充电电压幅度的高压输出，且脉冲平顶宽度和设计一致，脉冲平顶波动在参数选择的情况下小于±1％，脉冲宽度达3μs，且输出稳定。互感的存在有利于增加网络的带通宽度和输出阻抗，压制脉冲平顶的波动；采用Marx-PFN型脉冲形成网络可以在匹配负载上获得脉冲电压幅度增益为N／2的高压输出(N为Marx级数)，且脉冲平顶宽度和设计一致，脉冲平顶抖动在最佳参数选择的情况下小于1％，脉冲宽度达3μs，且输出稳定，脉冲前沿小于1μs；Blumlein-PFN型脉冲形成网络输出前沿较大，但可以采取一定的设计和工程方面的措施实现脉冲前沿小于0．5μs。
龙霞锋[2]2007年在《Marx型脉冲形成网络研究》文中研究指明脉冲形成网络是产生微秒级长脉冲的主要技术途径。除了几种常用的单级脉冲形成网络外,还可以根据需要按照不同的结构形式把它们组合起来构成Blumlein型脉冲形成网络和Marx型脉冲形成网络。本文在讨论和分析典型的单级脉冲形成网络的基础上,研究了Marx型脉冲形成网络的基本原理、主要特征,分析了有关参数变化时对脉冲输出的影响,阐述了脉冲形成网络的设计方法,并搭建了一个4级Marx型脉冲形成网络功率源进行实验研究,获得了与设计基本吻合的脉冲输出。通过对脉冲形成网络,主要是其中的仿传输线脉冲形成网络的研究,了解了脉冲形成网络的基本特征,明确了网络阻抗、脉冲宽度等参数与电容、电感、网络节数等参数的关系。对比了采用不同结构的脉冲形成网络时其在匹配阻抗上放电输出时的不同特征。简要介绍了Guillemin网络的原理、特征、和主要结构形式,对于设计本脉冲功率源有一定的借鉴作用。通过对单级脉冲形成网络的模拟,验证了理论推导中关于脉冲形成网络的一些基本特征。重点模拟了一个5节等电容脉冲形成网络,得出了各节电感变化时对脉冲输出的影响。优化了各节电感值设计,模拟获得了在匹配负载上满足要求的脉冲输出。同时模拟分析了负载电容、电感等参数对输出的影响。设计了4级Marx型脉冲形成网络并进行了模拟,分析了有关参数变化对输出波形的影响。在实验上,首先介绍了气体火花开关的设计及实验,证明了气体火花开关的一致性较好,能正常触发或自击穿,可以满足系统的要求。其次,进行了单级脉冲形成网络的低压实验,验证了每个单级的脉冲形成网络能够在4.2Ω的匹配负载上得到前沿约500ns,平顶宽度约2μs,脉冲半高宽约3μs的脉冲输出。再次在高压实验中,在充电电压20kV的情况下,4级Marx型脉冲形成网络在匹配阻值为17Ω的硫酸铜水电阻上获得了幅值30kV、前沿约500ns、平顶宽度约2μs,脉冲半高宽约3μs的高压脉冲,与设计基本吻合。最后分析了高压实验中前沿振荡较大的原因。
朱枫, 熊长征[3]2017年在《宽平顶脉冲形成网络放电特性研究》文中研究指明脉冲形成网络在雷达、高能电子、医疗和辐照等领域有着广泛应用,其研究向着快前沿、宽平顶、低抖动、高电压和高重复频率方向发展。文中分析了宽平顶脉冲形成网络的电路结构及其各项电路参数,通过电路仿真软件对其放电特性进行仿真,分析影响脉冲波形的因素。
朱亚辉[4]2017年在《紧凑型脉冲形成网络的研究》文中研究指明脉冲功率技术在国民经济和国防技术领域得到了广泛应用,并在强大的需求牵引下高速发展。由于便携式等实际需要,高功率脉冲功率源正朝着紧凑化和小型化的方向发展,而脉冲形成装置的小型化可以很大程度上实现脉冲功率源的小型化。因此,将对紧凑型脉冲形成网络(Pulse Forming Network,PFN)展开研究,以满足脉冲功率源紧凑化和小型化的需求。首先,利用波过程方法分析了单线型和Blumlein型PFN的工作原理。接着,在考虑互感的情况下利用PSpice软件对linear型、L型和U1型PFN进行电路仿真,同时采用瞬态场路同步协同仿真方法对五种不同连接结构PFN进行叁维建模和仿真,并对其进行实验,实验结果表明:五种PFN输出波形的上升沿约为45ns,半高宽分别为175ns、170ns、166ns、158ns和154ns,但U1型、U2型和U3型PFN顶部存在较大波动,其最大波动处分别为linear型PFN输出脉冲平顶处的9.8%、13.3%和18.9%。利用瞬态场路同步协同仿真方法对U1型平板PFN的输出波形进行优化设计,仿真结果表明:通过添加屏蔽板和增加第6级网络等效电感值的方式,其顶部最大波动可由21.2%减小为5.3%,优化后的U1型平板PFN的输出波形能满足脉冲功率源的要求。其次,分析元件寄生参数对PFN输出波形质量和能量传递效率的影响。PFN中元件寄生参数包括开关和负载端电感之和L、级间电感电阻RL以及电容器ESL和ESR。为明确各个寄生参数对PFN输出波形质量和能量传递效率的影响,分析过程中采用控制变量法,得到如下结果:引入任何一个寄生参数都会造成PFN放电波形的变化,同时伴随着能量传递效率的降低。输出脉冲波形的上升沿和半高宽主要由L决定,ESL和ESR以及RL占次要因素;RL会造成脉冲波形顶部的顶降和增加主脉冲的拖尾;同时,ESL会造成输出脉冲产生过冲,而ESR和RL则有利于反峰系数的减小。从能量的角度来看,RL是造成能量传递效率降低的最主要因素;ESL和ESR在降低能量传递效率中所占部分较小,是次要因素;L所降低的能量传递效率最小,可忽略不计。最后,设计基于MLCC的linear型、L型、S1型、S2型、U1型和U2型以及U3型PFN。利用瞬态场路同步协同仿真方法对七种PFN进行叁维建模和仿真,并对U1型、U2型和U3型PFN主脉冲内的能量进行了计算,结果表明:U3型PFN主脉冲内的能量最大,U2型PFN主脉冲内的能量次之,U1型PFN的最小。加工基于仿真设计的七种PFN,并进行实验研究,实验结果表明:七种PFN输出波形的顶部电压为13V,为理论电压值的86.7%。同时,级间电感电阻使得linear型、L型、S1型和S2型PFN输出脉冲波形的顶部存在顶降,由于S1型和S2型PFN的级间电感电阻较linear型和L型PFN的大,所以其顶降更严重。另外,对叁种U型PFN主脉冲内的能量进行了计算,其能量大小次序与仿真结果一致。此外,分析了 U2型和U3型PFN仿真结果与实验结果不一致的原因,通过将仿真模型调整为与实验模型一样时,得到的仿真结果基本能预测实验波形。通过对叁种U型PFN主脉冲内能量的仿真分析和实验研究,表明屏蔽板对U1型PFN主脉冲内能量的优化作用要强于损耗造成的削弱作用,初步验证了通过添加屏蔽板来优化U型PFN输出脉冲波形的可行性。
夏连胜, 戴光森, 李远, 章林文[5]2001年在《Blumlein型宽平顶长脉冲形成网络研究》文中认为介绍了 Blum lein型低阻抗脉冲形成网络并研究了网络元件标称值偏离真实值对输出脉冲的影响。研究和实验结果表明 ,采用 Blumlein结构脉冲形成网络 ,可获得输出电压幅度等于充电电压的脉冲输出 ,脉冲电流达数 k A,脉冲平顶纹波波动 <± 1% ;当元件的真实值偏离标称值 5 %以内时对脉冲平顶的影响可以忽略。
潘亚峰, 宋晓欣, 彭建昌, 王利民, 朱晓欣[6]2005年在《一种Tesla型的螺旋脉冲形成线设计》文中提出设计了一种基于Tesla型的结构紧凑的高电压周期性纳秒脉冲发生器方案,其中一段通过内置高耦合Tesla变压器充电的螺旋脉冲形成线的结构参数为:外筒半径20cm、螺旋线导体半径18cm、螺旋角60°。采用PIC软件模拟分析考虑螺旋线导体厚度时横电磁波的传输过程,并讨论了Tesla内磁芯的引入及内磁芯的大小对波传输的影响,引入半径7.5cm的内磁芯后,慢波系数变化不大(约2.6),输出脉冲平顶波动10%。模拟结果表明,从波传输的角度而言,这种结构的脉冲发生器方案是可实现的。
参考文献：
[1]. 宽平顶高电压长脉冲形成技术研究[D]. 夏连胜. 中国工程物理研究院北京研究生部. 2001
[2]. Marx型脉冲形成网络研究[D]. 龙霞锋. 国防科学技术大学. 2007
[3]. 宽平顶脉冲形成网络放电特性研究[J]. 朱枫, 熊长征. 物联网技术. 2017
[4]. 紧凑型脉冲形成网络的研究[D]. 朱亚辉. 西南交通大学. 2017
[5]. Blumlein型宽平顶长脉冲形成网络研究[J]. 夏连胜, 戴光森, 李远, 章林文. 高电压技术. 2001
[6]. 一种Tesla型的螺旋脉冲形成线设计[J]. 潘亚峰, 宋晓欣, 彭建昌, 王利民, 朱晓欣. 高电压技术. 2005