【摘要】：電磁脈沖具有很高的瞬間能量,可以引起周邊電子設備失效甚至燒毀。隨著電磁兼容和電磁武器技術的發(fā)展,電磁脈沖及其工程防護的研究依舊是學者關注的焦點。因而基于脈沖功率技術,研制可用于設備防護性能測試和電磁脈沖模擬器研究的脈沖源具有重要價值。本文結合脈沖功率技術和高電壓技術,研制了符合MIL-STD-188-125-1/2標準、輸出電壓±100V～±3kV可調、輸出電流10A～260A、負載10Ω、上升時間0.38μs、脈寬3.3ms的雙極性中脈沖源。主要內容如下:論述了形成雙極性雙指數(shù)脈沖的基本原理,通過理論分析和建模仿真,分析了分布參數(shù)對脈沖波形的影響。分布電阻會使輸出脈沖幅值減小,回路電感會引起脈沖上升沿變緩,對地電容不僅對脈沖幅值產(chǎn)生影響,同時會引起波形振蕩。依據(jù)真空繼電器原理,設計了放電開關電磁控制機構;通過開關電極材料和尺寸的對比,設計了圓弧形鉬質電極,解決了因電流過大而引起的電極熔焊、電容無法儲能等問題。最終,設計了一種適用于大功率kV級脈沖源的電磁控制式油浸開關,設計的開關具有微小的接觸電阻和分布電容。設計了脈沖源的電路和結構,主要包括各元件參數(shù)計算和電壓可調直流高壓電源、充電電阻、儲能電容以及負載的選型和設計。采用聚四氟乙烯、有機玻璃材質的加工件,解決了漏電現(xiàn)象,起到了高壓絕緣效果。對脈沖源進行了測試,包括電壓測試和電流測試。測試結果為平均上升沿0.38μs,半脈寬3.3ms左右,輸出幅值可調,與脈沖源目標參數(shù)基本一致,達到目標要求。開展了直流濾波器防護性能測試,驗證了脈沖源的工程應用性。本文最終完成了符合目標要求的3kV大功率雙指數(shù)脈沖源研制,該脈沖源可用于電子設備的電磁防護性能測試。
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圖片說明： 和脈沖形成裝置構成。逡逑２．１脈沖源組成逡逑脈沖源的組成結構圖如圖２－１所示。一套完整的脈沖源系統(tǒng)由初級能源、逡逑充電電阻、儲能設備、放電開關、源內阻（負載）和測量系統(tǒng)組成１９］。脈沖源逡逑工作原理是：可調的初級能源通過充電電阻對無感或低感儲能設備充電，構成逡逑充電回路；待儲能設備充電至指定電壓后，通過觸發(fā)或控制使放電開關由斷開逡逑狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)，從而儲能設備通過放電開關對負載放電，構成放電回路，逡逑負載高壓端輸出所需脈沖。而后通過電阻式分壓器、高壓傳輸線將脈沖電壓波逡逑形輸出至存儲示波器，通過電流互感器和電纜，將電流波形輸出至存儲示波器，逡逑以便于觀察分析輸出脈沖波形參數(shù)。為了實現(xiàn)輸出脈沖幅值可調，初級能源采逡逑用電壓可調式高壓直流電源。逡逑＾２邋＿？！充電電阻ｈ邋—？！放電開關１－＾邋＝邐電壓測量逡逑Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邐ｚ逡逑邐邐邋邐］邋；邐逡逑控制器邋電流測量逡逑圖２－１脈沖源組成結構圖逡逑２．１．１初級能源逡逑初級能源一般為小電流、低功率的能量供應設備，為儲能設備提供能量來逡逑源。常用的初級能源有Ｍａｒｘ發(fā)生器、可調直流高壓電源、脈沖變壓器。逡逑７逡逑
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圖片說明： 逡逑Ｍａｒｘ發(fā)生器是Ｅｒｗｉｎ邋Ｍａｒｘ教授于１９２３年發(fā)明的，簡化原理圖如圖２－２所逡逑示。工作原理為：在火花間隙開關處于開路狀態(tài)時，把ｎ個電容量為Ｃ0的電容逡逑通過充電電阻并聯(lián)充電至初始電壓Ｕｏ，而后各火花間隙開關在外界觸發(fā)下導通，逡逑使充滿電的電容串聯(lián)放電，，輸出電壓約為ｎＵ0的高電壓脈沖�？梢姼髀坊鸹ㄩg逡逑隙開關能否同步動作，直接決定了脈沖源同步性能的好壞［２］。Ｍａｒｘ發(fā)生器由于逡逑自身存在較大的固有電感，往往需要借助陡化電容減小上升時間，陡化前沿。逡逑Ｒ邋１邋Ｒ邋３邋Ｒ邋５邋Ｒ邋７邋輸出逡逑｜Ｃｐ邋ｊ0ｐ邋ｊ0ｐ邋＾邋ｙＣ０逡逑Ｒ邐Ｒ邐Ｒ逡逑圖２－２邋Ｍａｒｘ發(fā)生器簡化原理圖逡逑高壓直流電源一般采用半導體整流技術將２２０Ｖ交流電整流升壓至幾十ｋＶ逡逑高壓直流電，主要由整流模塊、濾波模塊、逆變單元、倍壓模塊、調壓模塊和逡逑高壓輸出組成，結構框圖如圖２－３所示。傳統(tǒng)的直流高壓電源紋波系數(shù)大、體逡逑積大、質量重
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN78

【參考文獻】

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3 任萬濱;金建炳;李丹;崔黎;;觸點材料電性能模擬試驗系統(tǒng)的設計與應用[J];電工材料;2014年04期

4 彭建昌;王穎;王利民;李爽;王雪峰;林強;謝晉;;氣體開關擊穿機理的初步研究[J];現(xiàn)代應用物理;2014年02期

5 周星;趙敏;程二威;楊清熙;;一種小型化雙指數(shù)脈沖源的設計[J];強激光與粒子束;2014年06期

6 任亞東;李世平;顏驥;熊輝;熊思宇;余偉;曾文彬;張方毅;;半導體脈沖功率開關的最新進展[J];強激光與粒子束;2012年04期

7 趙賀;陳學銀;;機械開關硬件消抖電路設計[J];自動化與儀器儀表;2010年06期

8 譚樹春;陸靜霞;陳煒峰;;電磁脈沖模擬器用直流高壓源的設計[J];科學技術與工程;2010年22期

9 鄭建毅;何聞;;脈沖功率技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢綜述[J];機電工程;2008年04期

10 孫蓓云;謝彥召;相輝;李斌;聶鑫;陳向躍;郭小強;;50kV,1ns前沿高壓脈沖源的研制[J];核電子學與探測技術;2007年02期

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1 張廣星;雙指數(shù)納秒脈沖場測試系統(tǒng)研究[D];東南大學;2016年

2 金建炳;電磁繼電器觸頭動熔焊特性的模擬實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 朱海峰;用于EMP模擬器的氣體火花開關的優(yōu)化設計[D];南京信息工程大學;2012年

4 竇康樂;IGBT串聯(lián)均壓技術的應用研究[D];西南交通大學;2012年

5 呂偉;1～5KV高壓可調脈沖發(fā)生器的設計與實現(xiàn)[D];云南大學;2012年

6 畢曉亮;電磁脈沖模擬器及其控制研究[D];哈爾濱理工大學;2009年

7 蔣廷勇;納秒脈沖標定源的研制[D];國防科學技術大學;2008年

8 鄒麗麗;電磁脈沖模擬器關鍵絕緣部件設計[D];重慶大學;2008年

9 楊可;高壓陡前沿脈沖發(fā)生器的研究[D];哈爾濱理工大學;2007年

10 徐金玲;繼電器觸頭燃弧時間分析及其試驗[D];華中科技大學;2007年

本文編號：2516162