【摘要】：電磁脈沖具有很高的瞬間能量,可以引起周邊電子設(shè)備失效甚至燒毀。隨著電磁兼容和電磁武器技術(shù)的發(fā)展,電磁脈沖及其工程防護(hù)的研究依舊是學(xué)者關(guān)注的焦點。因而基于脈沖功率技術(shù),研制可用于設(shè)備防護(hù)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(jié)合脈沖功率技術(shù)和高電壓技術(shù),研制了符合MIL-STD-188-125-1/2標(biāo)準(zhǔn)、輸出電壓±100V～±3kV可調(diào)、輸出電流10A～260A、負(fù)載10Ω、上升時間0.38μs、脈寬3.3ms的雙極性中脈沖源。主要內(nèi)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(shè)計了放電開關(guān)電磁控制機(jī)構(gòu);通過開關(guān)電極材料和尺寸的對比,設(shè)計了圓弧形鉬質(zhì)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(shè)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(guān),設(shè)計的開關(guān)具有微小的接觸電阻和分布電容。設(shè)計了脈沖源的電路和結(jié)構(gòu),主要包括各元件參數(shù)計算和電壓可調(diào)直流高壓電源、充電電阻、儲能電容以及負(fù)載的選型和設(shè)計。采用聚四氟乙烯、有機(jī)玻璃材質(zhì)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(jìn)行了測試,包括電壓測試和電流測試。測試結(jié)果為平均上升沿0.38μs,半脈寬3.3ms左右,輸出幅值可調(diào),與脈沖源目標(biāo)參數(shù)基本一致,達(dá)到目標(biāo)要求。開展了直流濾波器防護(hù)性能測試,驗證了脈沖源的工程應(yīng)用性。本文最終完成了符合目標(biāo)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(shè)備的電磁防護(hù)性能測試。
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圖片說明： 和脈沖形成裝置構(gòu)成。逡逑２．１脈沖源組成逡逑脈沖源的組成結(jié)構(gòu)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(shè)備、放電開關(guān)、源內(nèi)阻（負(fù)載）和測量系統(tǒng)組成１９］。脈沖源逡逑工作原理是：可調(diào)的初級能源通過充電電阻對無感或低感儲能設(shè)備充電，構(gòu)成逡逑充電回路；待儲能設(shè)備充電至指定電壓后，通過觸發(fā)或控制使放電開關(guān)由斷開逡逑狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，從而儲能設(shè)備通過放電開關(guān)對負(fù)載放電，構(gòu)成放電回路，逡逑負(fù)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(diào)，初級能源采逡逑用電壓可調(diào)式高壓直流電源。逡逑＾２邋＿？！充電電阻ｈ邋—？！放電開關(guān)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(jié)構(gòu)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(yīng)設(shè)備，為儲能設(shè)備提供能量來逡逑源。常用的初級能源有Ｍａｒｘ發(fā)生器、可調(diào)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(guān)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(guān)在外界觸發(fā)下導(dǎo)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。可見各路火花間逡逑隙開關(guān)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(dǎo)體整流技術(shù)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(diào)壓模塊和逡逑高壓輸出組成，結(jié)構(gòu)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(zhì)量重
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2516162