高重復(fù)頻率納秒級陡脈沖電源的研制.pdf

1、非熱等離子體在環(huán)境保護、滅菌消毒、表面改性、氣體激光及國防領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景。其技術(shù)優(yōu)勢在于大部分能量被用來加速電子，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）、相對窄的脈沖寬度（～100ns）和相對高的重復(fù)頻率（～1kHz）。 本設(shè)計結(jié)合了電力電子技術(shù)和脈沖功率技術(shù)，提出

2、了一種實現(xiàn)高壓高重復(fù)頻率納秒級陡脈沖電源的方法，分兩步來實現(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，為飛機隱身機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。 本文對這種高功率脈沖電源的工作原理，設(shè)計方法做

3、了詳細的介紹；對電路各部分如儲能電容充電、兩級充放電回路、晶閘管驅(qū)動和保護、高頻脈沖變壓器、自擊穿氣體開關(guān)、Blumlein傳輸線等的原理和設(shè)計都做了詳細的分析；建立了電路的Pspice仿真模型，進行了仿真計算；對電源電路系統(tǒng)各個部分的輸入輸出特性做了系統(tǒng)的試驗研究和分析，給出了試驗數(shù)據(jù)和波形；對仿真結(jié)果和試驗結(jié)果作了比較分析，找出了電路的運行規(guī)律。對脈沖介質(zhì)阻擋放電進行了仿真和試驗，試驗結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合。 該電源經(jīng)過了測