开关cc加速器

!
第"#卷!
第$期强激光与粒子束%&'("#,)&($!
!
$**+年$月,-.
,/0123456235)7/538-942:25;6(,$**+!
文章编号:!
"**"@A$$($**+)*$*AA#*@平板线多通道轨道开关!
欧阳佳,!
刘永贵,!
刘金亮,!
冯加怀(国防科学技术大学光电科学与工程学院,长沙@"**+A)!
!
摘!
要:!
设计制作了一个有多通道连接的类似轨道的平行电极结构的开关,给出了开关的结构,对开关内的电场分布做出分析,利用/BCDE=软件对安装在实验装置中的开关的电压电流进行了计算.
实验测得此开关在实验系统中耐压约为F**G%,导通时通过阻值为"G!
的水电阻负载的电流为@**5左右.
实验所得电压电流波形与模拟结果基本吻合.
实验证明此开关具有体积小、更适于平板传输线的结构等优点.
!
!
关键词:!
轨道开关;!
多通道;!
平板:'HI'=DJ线;!
脉冲高电压!
!
中图分类号:!
8;KA!
!
!
!
文献标识码:!
5!
!
高功率开关是脉冲功率装置的关键性元件之一,它的性能直接影响整个装置的性能.
目前人们使用的开关多是用于同轴:'HI'=DJ线的["],随着脉冲功率技术的发展,采用固体介质的平板:'HI'=DJ线有较大的紧凑化发展空间,而国内对适用于平板传输线结构的开关研究刚刚开展[$A].
所以研制一种紧凑的、适于传输平板电流的开关是一个重要的研究方向.
本文设计了一种用于平板:'HI'=DJ线的多通道轨道开关,并通过电路模拟和实验研究分析了该开关的特点,为今后的应用提供理论基础.
()开关的结构设计!
!
理论上,要使平板电流较好的传输,最好是让开关电极沿整个铜板截面导入和导出电流,为了尽量逼近这种情况,从工程设计上考虑,我们采用多通道连接的方式设计了如图"所示的开关,其直径仅为"L*II,完全可以与平板:'HI'=DJ线紧凑地安装在一起.
*/1+)1+图8&击穿电压和充气压力及=!
>含量的关系!
"开关的电路模拟&&根据实验需要,我们用模拟软件对开关安装在实验装置中的情形进行了电路模拟,实验装置如图所示.
其中,!
@为充电电容,A是变压器,"是变压器中的等效电阻,#2和!
2为开关等效电感和电容,!
2@和!
2%是开关的接地电容.
模块23"+*0为自己设计的理想开关元件,它有两个比较重要的参数:开关导通电压$6和导通时间%*.
考虑到开关导通后高电压大电流直接通过负载对地放电,且开关老化需做多次实验,为了安全着想,选择@7!
的水电阻作负载.
B;),"C)1+4(4#,4C图&实验装置电路等效图&&图5所示电压电流波形由以下参数设置得到:!
@充电%57D,$6为55E7D,%*为%512,电压电流测量位置由图给出.
而如将$6设为5E7D,则得到类似图>所示波形.
所以可以认为若在!
@充电%57D时得到图5所示波形(即开关并未导通,电压振荡周期为@F$5"2,电流波形是由开关电感和电容及接地电容耦合所得),则开关耐压55E7D.
!
"#$5&D/(+4#)41.
*97,67-906*7,6.
49.
:7;97,-906*7.
&8'M#A%O(%2#'OD)N+2A+D;其振荡周期可以看出为#C!
-,所得结果与电路模拟结果(如图)所示)基本吻合,可以得到开关可耐压))%&'的结果,所充气压稍大于公式(#)计算得到的结果,原因是气压计量程刻度粗略,不能精确读数,误差较大.
!
!
而后我们给充电电容!
#充电$%&',测得如图C所示波形.
则电压振荡值为#2)C'M)%%MB"%N+C$2$&',电流振荡幅值为+%C>'M#A%O(%2#'OD)NB)B2"D,电压电流振荡周期为#P!
-;开关导通时电压幅值为+2$"'M)%%MB"%N$$+2C&',导通时间约为B%,-.
电压电流波形周期及电流幅值所得结果与电路模拟结果(如图"所示)基本相符,电压幅值稍有差距,其原因可能是测量误差,也可能是开关在高电压(充电电容!
#充电$%&')运行时,导通电压有所降低.
/012C!
EF@7=0>7,6.
49.
:7;97,67-906*470,线多通道轨道开关!
"结"论!
!
为实现适用于平板线的紧凑化开关安装,我们设计了一个多通道轨道开关,开关具有体积小、适于平板电流传输的特点,开关可耐压)**+,以上,导通时通过阻值-+!
的水电阻负载的电流约为.
**/.
如果将负载换为与传输线相当的-*!
,可以得到0*+/以上的电流.
此开关将作为主开关用于各种形状的平板线之中.
但因为其内部空间过小,难以完成耐压0**+,以上及重复频率运行的任务,因此,需要要进一步的研究分析.
参考文献:[-]!
罗敏,赵殿林,常安碧,等12,级多通道重复频率气体开关的设计及初步实验[3]1强激光与粒子束,4**0,#$(0):5556-**41(7$82,9:;82,M;(>N3,&;#1(8F.
2,G8;E';#6C'B#;&I;&CB$#@&F8C%I'G:101(2(+3,,4**0,#$(J):.
506)**)[J]!
王桂吉,吴刚,赵剑衡,等1平面火花隙三电极开关研制及性能测试[3]1强激光与粒子束,4**0,#$(4):J.
56J)41(M;(>O3,M$O,9:;83L,&;#1;B@I'G:I'::C&&&#&GC8A&@101(2(+3,,4**0,#$(4):J.
56J)4)[.
]!
徐学基,诸定昌1气体放电物理[2]1上海:复旦大学出版社,-55)1(K$K3,9:$;@A'@G:;C>&B:D@'G@1Q:;(>:;'::&RC&@@8FS$6A;(T('H&C@'D,-55))[)]!
2;#'+UL,V$C&@:'/L1"C&;+A8I(%&G:B:$C6:&E;F#$8C'A&[3]145556)+-,+0/51(0/)"0+14-,71+/"&-,-5WX,#%(J):-J)6-.
)1[0]!
李洪涛196B'(G:加速器闭合开关技术研究[@I'G:&G:6('Y$&@8F"96B'(G:";GG&#&C;8C1"&'Z'(>:OC;A$;&QG:88#8FG;A&%D8F[(>'(&&C'(>R:D@'G@,4**J)[W]!
梁曦东,陈昌渔,周远翔1高电压工程[2]1北京:清华大学出版社,4**J1(7';(>KN,9:8$NK1P:C'(>8F:'>:H8#6;>&1"&'Z'(>:P@'(>:$;T('H&C@'DRC&@@,4**J)0(1.
*(23*),-456.
1.
((0(+6(.
)07('8(0*/(*/0\TN/UO3';,!
7]TN8(>6>$',!
7]T3'(6#';(>,!
S[UO3';6:$;'(8&11(#(&9:;/&(&A;(A%;($F;G$C&A1P:&@C$G$C&8F:&@I'G:C;&A;(A:&'(&C(;#&#&GC'GF'&#AA'@C'^$'8(A^D;(&#&GC8%;>(&'G@'%$#;'8(G8A&1P:&H8#6;>&;(AG$CC&(8F:&@I'G:A'(:&&EB&C'B;C&G;#G$#;&A8FI;C&R'@B'G&12&;(I:'#&&EB&C'H&:&H8#;>&;(AG$CC&(8F:&@I'G:,I:'G:;C&^;@'G;##D;>C&&AI'::8@&FC8%&EB&C'%&(@1[EB&C'8'(A'G;C&;+A8I(H8#;>&8F:'@@I'G:'@;^8$A:&G$CC&(8FI;&C6C&@'@;(G&8F8$.
**/1P:'@I8C+@:8I@I'G:'@G8%6B;G;(A8G8((&GI':B;C;##B#;&@C;(@%'@@'8(#'(&1!
!
;0&4.
J强激光与粒子束第-5卷