高重復(fù)頻率納秒級(jí)陡脈沖電源的研制.pdf

1、非熱等離子體在環(huán)境保護(hù)、滅菌消毒、表面改性、氣體激光及國(guó)防領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于大部分能量被用來(lái)加速電子，產(chǎn)生活性粒子而等離子體整體溫度接近室溫。為了防止脈沖放電時(shí)等離子體中除電子以外的粒子不必要的加速，防止放電狀態(tài)由輝光放電向弧光放電轉(zhuǎn)化，希望提供的脈沖電源具有快速上升陡度（～1000V/ns）、相對(duì)窄的脈沖寬度（～100ns）和相對(duì)高的重復(fù)頻率（～1kHz）。 本設(shè)計(jì)結(jié)合了電力電子技術(shù)和脈沖功率技術(shù)，提出

2、了一種實(shí)現(xiàn)高壓高重復(fù)頻率納秒級(jí)陡脈沖電源的方法，分兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先利用晶閘管控制電容放電完成了脈沖從ms到μs的壓縮，然后利用Blumlein傳輸線和自擊穿氣體開(kāi)關(guān)完成了脈沖從μs到ns的壓縮。其應(yīng)用于介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生高能高密度的非熱等離子體，為飛機(jī)隱身機(jī)理研究提供主要能源。該電源輸出脈沖電壓峰值0～20kV，可調(diào)；重復(fù)頻率0～2kHz，可調(diào)；脈沖上升前沿20ns，脈寬100ns。 本文對(duì)這種高功率脈沖電源的工作原理，設(shè)計(jì)方法做

3、了詳細(xì)的介紹；對(duì)電路各部分如儲(chǔ)能電容充電、兩級(jí)充放電回路、晶閘管驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、高頻脈沖變壓器、自擊穿氣體開(kāi)關(guān)、Blumlein傳輸線等的原理和設(shè)計(jì)都做了詳細(xì)的分析；建立了電路的Pspice仿真模型，進(jìn)行了仿真計(jì)算；對(duì)電源電路系統(tǒng)各個(gè)部分的輸入輸出特性做了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和分析，給出了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形；對(duì)仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果作了比較分析，找出了電路的運(yùn)行規(guī)律。對(duì)脈沖介質(zhì)阻擋放電進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合。 該電源經(jīng)過(guò)了測(cè)