电热化学发射中硅堆故障试验分析

针对电热化学发射试验中脉冲电源发生的高压硅堆损坏,分析可能导致器件损坏的原因,通过机械振动冲击试验、脉冲放电仿真与试验、硅堆反向恢复特性测量等确定故障原因。研究结果表明：电热化学发射过程中的机械振动冲击不会造成硅堆损伤,故障由电感性质负载特性、串联元件的反向恢复特性不一致和脉冲电源非同步放电等因素共同造成,传输线电感分量偏大是故障发生的直接原因。研究结论对于高压硅堆在电热化学发射中的应用具有指导作用。     

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

随着电磁发射技术的发展,对脉冲功率电源特性的要求也越来越高,需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点,为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构,由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成,每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块,单个模块短路放电电流最大可达65 kA;充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成;控制系统具有两级控制结构,使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制;测量系统采用PXI系统,主从式网络结构,可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试,在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明,13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高,可以满足电磁发射实验的需求。     

一种真空触发开关脉冲电源系统研究

脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 kV的脉冲电源。电源系统由17个118 kJ电容储能模块并联组成,单个模块短路放电最大电流达52 kA,系统包含了充电、控制、测量子系统。电源在模拟负载上进行了单模块、系统同步与时序控制放电性能测试,并在电热化学发射装置上进行了发射试验。结果表明,系统输出的电流幅值较高且波形灵活可调,可靠性高,可满足电热化学发射试验的研究。     

使用爆炸组合开关的脉冲成形网络技术研究

本文研究了利用爆炸组合开关进行脉冲电流波形调制的技术 ,通过对网络结构、特性的分析和实验 ,建立了使用爆炸组合开关的脉冲成形网络模型及适用于电热化学炮研究的脉冲功率源 ,并进行了不同负载条件下的单、多路PFN的放电实验     

基于模糊控制的脉冲功率源放电时序控制研究

为了实现多参数电源模块的脉冲成形网络输出电流的稳定性与可控性,设计了一种基于模糊控制的电源时序触发控制系统。根据发射过程中电枢状态的非线性特征,建立电磁发射系统电路模型和动力学模型,并设计模糊控制器与控制指令处理与分配系统。建立一个由20个脉冲功率源模块组成的电磁发射系统仿真程序,验证上述系统的可行性。结果表明,模糊控制理论的引入可以准确控制脉冲功率源模块放电时序,使脉冲成形网络输出电流跟踪设定电流波形。     

程控化脉冲能源在电热加速器中的应用

一种介于瞬变能源与缓变能源特性之间的特殊大容量脉冲能源系统，其主要特性是电压5－25kV，最大电流3－10mA，放电脉冲40－200μs。由于现有大功率放电开关的性能限制，脉冲能源系统基本上采有简模块化的放电网络结构；因此，工作负载上的电流波形优化不仅依靠贮能模块的工作参数调节，而且更大程度上取决于程序放电组件的分时控制。阐述了分时放电脉冲能源系统实现梯形放电波形所需的分时放电控制规律，对这种程控化脉冲能源在装填高压轻气体工质的加速器中的应用进行了分析，并给出了实验结果。     

基于电压波形的脉冲放电回路参数识别

电爆炸箔起爆系统中,脉冲放电回路的电学参数LCR,对于放电电流参数以及爆炸桥箔设计参数都具有决定作用。随着电爆炸箔起爆系统向微型化发展,通过Rogowski线圈等方法测量电流,识别回路电学参数的方法已不再适用。根据脉冲放电回路等效电路及其微分方程,推算出电容电压波形与电路参数的关系,利用数值算法和Matlab工具,求得回路参数L、R的最小二乘解,并通过拟合电压波形与实测电压波形对比,证明所提出算法的有效性。     

使用爆炸组合开关的脉冲形网络技术研究

本文研究了利用爆炸组合开关进行脉冲电流波形调制的技术，通过对网络结构、特性的分析和实验，建立了使用爆炸组合开关的脉冲成形网络模型及适用于电热化学炮研究的脉冲功率源，并进行了不同载条件下的单、多路PFN的放电实验。     

大功率二极管脉冲功率源中的过渡过程

在大功率RLC放电电路中,需要高压、大功率二极管对震荡放电电流进行整流。由于目前二极管的技术参数不足以评定其在FTC环境下的适用性,本文通过对二极管在高di/dt、dv/dt放电环境下开关特性的实验和分析,对两种带有二极管硅堆的脉冲成形网络的放电过渡过程的理论分析和实验,为在脉冲功率源中合理地使用和确定二极管的技术参数提供科学依据。     

电磁轨道炮发射过程中的分布式脉冲电源系统冲击特性研究

电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统在1~2 ms的时间内,将承受30 kA以上的脉冲电流以及5 kV以上的脉冲电压,对于电源系统关键部件的工作特性造成极大的影响,甚至引起失效。因此,研究分布式脉冲电源系统在电磁轨道炮发射过程中的冲击特性是十分重要的。建立包含动态变化负载的分布式脉冲电源系统模型,利用电路仿真Pspice软件对分布式脉冲电源系统的冲击特性以及关键部件失效后的工作特性进行仿真分析,并将分析结果与实验结果进行对比。研究结果表明：电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统的电容器组,在单一模块晶闸管发生击穿短路故障后,受到较大的反向电流和反向电压,会对储能电容器造成严重破坏;在单一模块调波电感器发生击穿故障后,会造成故障模块的输出电流波形与电容器输出电流波形脉宽相近,且造成输出电流波形脉冲宽度变小,峰值增大（即通过晶闸管电流的di/dt变大）,可能造成晶闸管高压硅堆正向过流烧毁。仿真结果与实验结果吻合程度很高,证明所建立电磁轨道炮电源模型与实际使用模型十分接近,分析得到的结果准确性更好、可信度更高。     

阶跃恢复二极管参数对窄脉冲波形的影响研究

阶跃恢复二极管是超宽带引信产生窄脉冲信号的核心器件,阶跃恢复二极管参数影响窄脉冲信号的幅度和宽度。依据半导体器件理论和阶跃恢复二极管不同的工作状态,建立阶跃恢复二极管模型,分析阶跃恢复二极管参数对二极管正偏导纳和反偏势垒电容的影响。根据窄脉冲产生等效电路,采用电路暂态分析方法求解窄脉冲幅度和窄脉冲宽度,仿真研究阶跃恢复二极管少数载流子寿命、反向饱和电流、零偏结电容和掺杂分布系数与窄脉冲幅度和窄脉冲宽度关系。仿真结果表明,改变阶跃恢复二极管参数可以调节窄脉冲幅度和窄脉冲宽度,通过产生的窄脉冲与仿真结果对比分析,验证了仿真结果的正确性。     

基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用

为了进行电磁轨道炮发射机理研究,研制了一套基于反向导通双晶复合晶体管（RSD）全固态开关的电容储能型脉冲功率电源。RSD开关采用可控等离子体换流技术,具有全面积均匀同步导通、开通损耗小、功率大、换流效率高、寿命长的特点。电源系统由16个64 kJ储能模块并联组成,采用一体化紧凑设计,内嵌充电、控制、保护与测量功能。系统额定电压18 kV、总储能1 MJ,可通过时序控制对放电波形进行调节,短路同步放电峰值可达960 kA. 系统在20 mm口径电磁轨道炮上进行了多次发射试验,结果表明脉冲电源系统可靠性高,一致性好,输出波形灵活可调,满足轨道炮超高速发射研究的需要。     

晶体管驱动的阶跃二极管大幅度窄脉冲源

目前纳秒级窄脉冲源的实现方法有很多,但很难用低电源产生大幅度窄脉冲,或是实现输出脉冲幅度大于其工作电压。提出了一种采用阶跃恢复二极管在双极型晶体管驱动下实现工作于低电压的大幅度纳秒级窄脉冲源的方法。该方法利用阶跃管的阶跃特性,同时利用晶体管的驱动,对阶跃管的激励源形式进行改进设计,实现大幅度窄脉冲。仿真和测试结果表明:该电路具有输出脉冲幅度不小于工作电压的特点,并具有电路简单、脉宽可调、易于集成等优点,适用于超宽带通信系统中窄脉冲信号的产生。     

基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护模块设计与研究

为了研究PIN二极管对快上升沿电磁脉冲的响应,基于PIN二极管时域等效电路模型,仿真研究了PIN二极管电路在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态电压特性。以集总参数巴特沃斯低通滤波器电路为原型,通过拟合二极管寄生参数值,结合键合金丝电感参数,设计了一款基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护电路模块,并对防护电路模块的快上升沿电磁脉冲防护性能进行了测试。结果表明：在1~250 MHz短波、超短波频段内,防护模块的插损小于0.38 dB;当输入方波脉冲为4 000 V时, 限幅响应时间小于2 ns,输出电平小于30 V,满足快上升沿电磁脉冲的防护要求。     

三级PFN作为轨道炮电源带来的问题

主要介绍轨道炮利用三级ＰＦＮ电源的实验结果，并将其与以前的单次电源投入的实验进行比较，虽然该方法能有效地改善负载波型，使脉冲增宽，但是由于弧压升高将会引起湍流、导致等离子不稳定和系统效率降低等问题。     

基于增益可控运放的脉冲信号自动增益控制

针对脉冲激光探测系统中存在的回波幅度变化大,阈值比较电路受脉冲前沿时差影响导致距离判别精度低的问题,提出基于脉冲信号峰值电压反馈的自动增益控制方法,利用峰值电压采样,反馈控制电压形成,压控增益调整来实现信号增益的可控。通过仿真和实验验证:证明该方法能够解决宽动态范围下脉冲信号增益自动控制问题,从而减小脉冲前沿检测时差,提高系统距离判别精度。     

新型超宽带雷达发射机技术

对阶跃恢复二极管( SRD)在方波激励下的电特性作了较为深入的研究,根据SRD的特性将其等效为可变结电容和普通pn二极管的并联,可变结电容的模型以SRD的外特性实测数据为依据,用三段线性结电容来拟合SRD的结电容。提出了一种基于SRD、肖特基二极管和微带短路线产生超宽带( UWB)、单周期窄脉冲的方法,对窄脉冲产生电路的工作原理进行了理论分析和软件仿真,设计并实现了新型超宽带雷达发射机,经测试单周期窄脉冲的脉宽为400 ps,峰峰值为15 V,测试结果与分析仿真结果基本吻合,从而验证了SRD模型和对窄脉冲产生电路分析的正确性。