20kJ能源系统脉冲成形单元的研制

为完成神光Ⅲ原型装置20 kJ能源系统脉冲成形单元的研究设计,采用基于RLC串联谐振电路的临界阻尼特性对其进行了理论计算和仿真软件辅助验证并搭建了实际电路进行修正以确定最终放电参数。用这种方法,得到了神光Ⅲ原型装置20 kJ能源系统脉冲成形单元的设计参数。根据该参数建造出20套脉冲成形单元符合用户要求的结果证明该法可行。此方法可迅速完成棒状放大器脉冲成形单元的优化设计,也可供激光片状放大器脉冲成形单元设计参考。     

串联谐振CCPS电路结构研究

分析了高压串联谐振电容器充电电源(CCPS)中升压整流单元的等效电路,从而将实际的串联谐振CCPS等效成一个串并联谐振CCPS,有助于对串联谐振CCPS充电特性进行分析和设备调试.     

预放系统20 kJ能源触发放电稳定性

预放系统20 kJ能源是为激光预放大器棒状氙灯提供泵浦脉冲的能源系统,是神光-Ⅲ主机高功率固体激光装置的重要组成部分。预放20 kJ系统能源触发放电的稳定性严重制约预放系统的调试效率和正式的激光打靶效率。针对预放能源系统在与A1/A2/A3光束组预放系统棒状放大器联合调试过程中发现存在提前放电、放电不同步和不放电等问题,开展了预放20 kJ能源系统触发放电的稳定性研究,提出了相应的解决措施并通过试验验证,将20 kJ能源系统触发放电的稳定性大幅提高。     

神光III强激光能源模块参数设计与保护策略

介绍了神光III预研计划能源模块电路设计方法及参数选择原则 ,详细分析了电源系统可能存在的各种故障情况 ,在此基础上提出了电源系统故障保护的方法和对策 ,这对于电源系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。实验结果表明 ,所研制的脉冲电源满足系统要求。     

神光Ⅲ强激光能源模块参数设计与保护策略

介绍了神光Ⅲ预研计划能源模块电路设计方法及参数选择原则，详细分析了电源系统可能存在的各种故障情况，在此基础上提出了电源系统故障保护的方法和对策，这对于电源系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。实验结果表明，所研制的脉冲电源满足系统要求。     

金属化膜电容器组保护研究

为解决高功率固体激光装置能源系统金属化膜储能电容器组两种故障模式的保护问题,分析了相应的两种保护方法的优点和缺点,其中重点研究并改进了爆炸丝保护方法。根据Tucker的爆炸丝物理模型分析爆炸丝气化结束前的物理过程发现,由于保护元件在爆炸丝气化过程中会出现较高的过电压,导致爆炸丝灭弧困难,由此采用在保护元件上并联火花隙的改进方法,通过火花隙释放保护电感的储能,抑制过电压的产生以利于爆炸丝熄弧。实验结果说明了改进电路的原理和有效性,进一步工程化后,有可能较好地解决高功率固体激光装置能源系统金属化膜储能电容器组的保护问题。     

放大器电抽运参量对氙灯光效影响的研究

研究了电抽运参量对大尺寸脉冲氙灯光效的影响,包括预电离点灯以及抽运脉宽两方面内容.研究结果表明:预电离技术可以使氙灯光效增加约7.8%;而抽运脉宽变窄50μs时,有效光输出能量却增加了2.0%.     

轴向磁场控制的旋转电弧开关的研制

开关在脉冲功率技术中极其重要，其已成为制约脉冲功率技术发展的主要技术瓶颈。为了满足高电压、大电流、高电荷转移量、电极烧蚀小、寿命长的要求，文中设计了一个由轴向磁场控制的旋转电弧间隙开关，研究了其电磁场分布及轴向磁场下电弧的运动机制，并进行了初步实验。结果表明此开关中的电弧确实在轴向磁场控制下做旋转运动，且运动速度很快，不需要对触发脉冲进行陡化就能得到纳秒级脉冲。实验放电波形比较稳定，分散性为2ns；开关电极表面的烧蚀小，有利于延长开关的寿命；开关工作参数为：电压23kV，单脉冲能量0.314MJ，峰值电流100kA，电荷转移量27.3C/脉冲。     

强激光能源系统用气体开关的研究

针对强激光能源系统对开关元件的要求,在比较高库仑量大电流气体开关的3种主要类型:三电极场畸变开关、两电极同轴结构开关、旋弧开关后提出并研制了强激光能源系统开关定型上应优先考虑的两电极同轴结构开关。对开关电极材料的选取进行了理论和实验上的探讨,为了减少电极的烧蚀,需选择比热、密度、相变潜热大、熔点高的电极材料。理论分析和15 kV、200 kA下的开关样机实验结果表明,高密度石墨较为适合做大电流气体火花开关电极,电极材料的显微结构对开关电极的烧蚀和寿命影响较大。