10 kV高重频开关组件设计

设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压开关组件。通过串联20只1 kV的RF MOSFET单元电路,获得耐压10 kV以上的高速、高重复频率的开关组件。开展了高压开关组件的结构设计和1 kV的RF MOSFET单元电路设计及散热设计。利用开关组件进行了10 kV脉冲源实验装置设计,测试结果发现脉冲前沿较仿真结果变缓。     

一种新型的大功率开关

本文介绍一种新型闪光灯触发的闸流管型大功率开关的原理和结构,对两种型式的开关进行了实验研究,最大耐压超过40kV。     

基于光导开关和平板线的固态脉冲功率技术

紧凑型固态化是脉冲功率技术发展的趋势,研究了基于 GaAs光导开关和陶瓷平板传输线的固态脉冲功率技术。紧凑型固态脉冲功率系统的关键部件主要包括固态陶瓷平板传输线,高功率 GaAs光导开关以及激光二极管触发系统。研究了单路 Blumlein脉冲形成线输出特性,分析了 GaAs光导开关非线性导通带来的损伤,并开展了单路 Blumlein脉冲形成线实验。结果表明：研制基于固态平板传输线、光导开关以及激光二极管触发系统的紧凑型脉冲功率具有可行性,负载上获得了超过20 kV的高压脉冲输出。     

低抖动Marx型触发源系统设计与实验

设计了一套具有低输出抖动的小型Marx型触发源系统。将充电、触发电源等进行了整体集成,结合高储能密度的四端型薄膜电容器设计,实现了系统的紧凑化,体积仅0.20 m3。将场畸变气体开关电极设计为环形轨道状,采用平面触发方式,以利于开关的低抖动输出和稳定工作。该系统输出电压、工作频率分别在10~90 kV,1~30 Hz范围内独立可调。以30 Hz重复频率工作300次,输出抖动的最大偏差(极差)仅为13.0 ns。相比30 Hz、30次结果,工作时间延长了9倍,输出抖动极差仅增加了38%,表现出极低的输出抖动和高的稳定性,是一种理想的高压触发源系统。     

用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的奇特光电导现象

报道了用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的一种奇特光电导现象.GaAs光电导开关的电极间隙为4mm,当偏置电场分别为2.0和6.0kV/cm时,用脉冲能量为0.8mJ,宽度为5ns的激光触发开关,观察到开关输出的线性和非线性工作模式.当偏置电场增至9.5kV/cm,触发光脉冲能量在0.5～1.0mJ范围时,观察到奇特的光电导现象,开关先输出一个线性电脉冲,经过大约20～250ns时间延迟后,触发光脉冲消失,开关又输出一个非线性电脉冲.这一奇特光电导现象的物理机制与半绝缘GaAs中的反位缺陷和吸收机制有关.分析计算了线性与非线性电脉冲之间的延迟时间,结果与实验观察基本吻合.     

基于高压陶瓷电容器放电回路的优化设计

针对使用高压电容器的几种放电回路,开展了回路参数仿真分析研究。参数辨识结果表明采用高压陶瓷电容和固态开关组成的放电回路参数明显优于采用高压固体电容器和触发管的放电回路,改进装配方式后回路参数也比改进之前明显减小。该改进技术的提出,在不改变既定电性能指标的基础上大大改善了整个回路电路的体积与质量。该改进技术已成功应用于多个爆破项目中。     

基于高压陶瓷电容器放电回路的优化设计

针对使用高压电容器的几种放电回路,开展了回路参数仿真分析研究。参数辨识结果表明采用高压陶瓷电容和固态开关组成的放电回路参数明显优于采用高压固体电容器和触发管的放电回路,改进装配方式后回路参数也比改进之前明显减小。该改进技术的提出,在不改变既定电性能指标的基础上大大改善了整个回路电路的体积与质量。该改进技术已成功应用于多个爆破项目中。     

真空触发开关导通瞬间高频脉冲电压的测量

文章介绍了一种高压真空触发开关导通瞬间高频脉冲电压的测量方法,并通过构建的测量系统测得了开关导通瞬间的脉冲电压波形;得出真空触发开关导通瞬间会产生频率为纳秒级的电压闪动的结论.     

雪崩模式下的体结构GaAs光导开关

利用能量较低的脉冲激光二极管,在较高场强下触发GaAs光导开关,使其工作于雪崩模式,从而产生纳秒上升前沿的快脉冲电压。GaAs光导开关采用垂直体结构设计,芯片厚度为2 mm,电极形状分别为圆环和圆面,触发光脉冲从圆环穿过。快脉冲产生由同轴Blumlein脉冲形成线完成。对基于GaAs光导开关的同轴Blumlein脉冲线进行了模拟仿真和实验,当充电电压超过8 kV(40 kV/cm)后,开关开始了雪崩工作模式。当充电电压约为15 kV(75 kV/cm)时,在50 Ω负载上获得了约11 kV的脉冲电压,实验波形与仿真波形一致。对开关抖动进行了测试,其测试结果显示开关充电电压对抖动影响很大,随着开关偏压增加,开关抖动减小,开关获得了最小抖动约700 ps。     

双间隙伪火花开关沿面放电触发材料的测试与研究

本文介绍了一种新型大电流脉冲调制器件——双间隙伪火花开关,它利用介电材料沿面放电进行触发,双间隙导通脉冲大电流,可以用来调制不低于50kV、50kA的脉冲,并能直接用于替换氢闸流管以及高气压火花隙。本文就双间隙伪火花开关沿面放电的三种触发材料进行了相关研究,确定了氮化铝-碳化硅材料具有优良的触发性能与机械性能,解决了触发单元成品率较低的问题,实现了双间隙伪火花开关的产品化。     

绝缘老化试验高压脉冲发生器的研制

介绍一种绝缘老化试验高压脉冲发生器的研制。此高压脉冲发生器结构选择模块化串联结构,采用MOSFET作为发生器的开关元件,可输出空载上升沿小于120ns、电压峰峰值0—10kV的方波脉冲。     

程控200kV脉冲发生器的研制

为满足脉冲功率技术应用研究的需要,研制以Tesla变压器为核心组成的200kV脉冲发生器,由可调直流高压电源、储能器、高压脉冲变压器、高压开关、控制器、工控机、打印机、存贮示波器、限流电阻箱、极性转换器和高压脉冲分压器等构成。采用计算机控制技术高压脉冲的产生、输出幅度、“＋／-”极性和限流电阻转换进行程序控制,高压脉;中输出幅度和输出频率连续可调,其性能指标满足技术要求,且操作简单、安全、性能稳定可靠。     

基于Marx发生器的紧凑型宽谱辐射源

采用Marx发生器作为脉冲功率源,用螺旋天线作为辐射系统,设计了一种紧凑型宽实验结果为:辐射场中心频率为171 MHz,2 m处最大辐射场为10.5 kV/m。谱辐射源,用于宽带天线技术研究。充电系统采用24 V锂电池逆变倍压产生几十kV的交流高压,给脉冲功率系统供电。10级Marx发生器设计为同轴结构,最大输出电压200 kV,整个Marx发生器尺寸为ф150 mm×550 mm。Marx发生器产生的脉冲经过辐射系统,最后通过螺旋天线辐射出去。     

抗30kV高压反馈脉冲的灯丝电源设计

通过采用高压隔离变压器和大功率脉冲扼流圈等措施,解决了某大功率装置的大电流开关动作时,灯丝电源装置抗30 kV高压反馈脉冲的冲击问题,为大电流开关的灯丝加热提供了4路独立可调、高稳定度输出的电源。     

高重复频率纳秒级脉冲发生器研究

为实现高重复频率纳秒级脉冲输出,提出了采用射频功率MOSFET,基于感应叠加拓扑的脉冲发生器。脉冲发生器采用15个模块化组件,每个组件输出670 V/50 A 脉冲,每个组件的输出脉冲在感应变压器次级串联叠加,得到10 kV/50 A 高压脉冲。为实现脉冲前沿小于5 ns,必须尽量降低脉冲变压器漏感以及组件和系统的回路电感。感应脉冲变压器采用圆柱形同轴结构,初次级均为单匝,并且和脉冲发生器单元一体化设计,以减小漏感以及组件分布电感。采用大功率驱动电路和同步触发器,实现MOSFET 开关的快速导通和关断,以及触发的一致性。仿真结果显示设计能够满足指标要求。     

组合开关高功率脉冲调制电路的研究

采用环形电极结构的气体火花开关和电爆炸丝断路开关,研制了高功率脉冲调制电路。该电路通过压缩陡化爆炸磁频率发生器的输出而产生上升沿为纳秒级的宽频脉冲信号。结合球形和平面形结构电极,对环形电极脉冲陡化实验进行对比分析;根据电爆炸丝电阻率与比作用量的关系,在电路仿真软件Pspice中建立模型,并对电爆炸丝快速断路特性的数值仿真以及相关的实验研究;最后,进行了脉冲调制电路的实验,结果表明:在注入能量为35kV时,获得了上升沿为1.68ns、峰值为197kV的脉冲电压信号,压缩能量达到5倍以上,为下一步脉冲调制电路与爆磁压缩发生器的联合调试提供了理论依据和实验支持。     

一种电磁脉冲辐射系统设计

提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案,此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成。Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲,然后馈入天线进行辐射。仿真结果表明,在充电电压为10 kV时,电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41 ns、峰值功率7.69 MW的双极脉冲,此双极脉冲频谱主要分布在0~1.6 GHz频率范围内;高功率超宽带TEM喇叭天线带宽为0.625~2.9 GHz(相对带宽为129%),功率容量可达10 MW,能有效地将电磁脉冲源产生的双极脉冲辐射出去。     

高压超快GaAs光电导开关的研制

本文首次报导了采用全固态绝缘，微带线低电感输出的Ｓｉ－ＧａＡｓ高压超快光电导开关的研制结果，该器件的耐压强庶３５ｋＶ／ｃｍ，典型的电流脉冲上升时间为２００ｐｓ，电流达１００Ａ。并在实验中观测到典型的高倍增现象。     

高压发电机组在通信电源中的应用与发展

通过对高、低压发电机组在技术性能、经济成本等方面的比较,说明了高压发电机组作为通信电源备用电源的优势和发展前景,并给出了10 kV高压发电机组在通信电源中的具体应用。