基于TLT的多开关脉冲电源技术原理和应用基础研究

This proposal will investigate a TLT (Transmission Line Transformer) based multiple-switch pulsed power technology. The goal is to gain an insigt into principles of this technique and provide guidelines for efficient plasma generation. Experiments will be carried out on our newly built pulsed power setup with 20 spark-gap switches and a 20-stage TLT. By means of fast D-I (Differentiating Integrating) measurements and photoelectric sensors, we will study the V-I characteristics of spark-gap switches and their breakdown process,thus clarifying the role of overvoltage and leaking curret induced by the early closing of switch in the synchronization. To identify the effects of parameters of TLT and the multiple-switch circuit on the dynamics of synchronization process,experiments and theoretical analysis will be perfomed systematically. Both gaseous and water discharges will be employed to sudy interactions between TLT based pulsed power circuit and plasam reactor, aiming at understanding the principle of matching between pusled power source and plasma reactors and having the knowledge of developing efficient large pulsed plasma system by this technique.

本项目开展基于TLT的多开关脉冲电源技术原理和应用基础研究。在自制的多开关脉冲平台上，利用快速电学测量和光电诊断方法研究开关的动态伏安特性和开关的击穿导通过程，阐明在同步过程中开关导通引起的过压和电流对同步和电路性能的影响，结合理论分析研究TLT电路和负载阻抗特性对多开关同步和电路性能的影响，理解多开关电路的基本技术原理；以气体放电和液体放电等离子体为负载，研究产生等离子体的实际特性，理解TLT多开关电路与等离子体的相互作用原理，提出实现多开关脉冲源与等离子体匹配的技术原理和方法，为开发高效高功率脉冲等离子体系统奠定理论基础。

本项目针对基于TLT的多开关脉冲电源技术原理和应用进行了相关基础研究。.分别设计构建了20开关和8开关的两套多开关脉冲实验系统，主要包括初级微秒脉冲电源、高压电容、火花开关、TLT（Transmission Line Transformer）和负载五个单元。利用快速电学测量和光电诊断方法研究了开关的动态伏安特性和开关的击穿导通过程，初步阐明了在同步过程中开关导通引起的过压和电流对同步和电路性能的影响。TLT输入端采用并联方式，输出端切换采用串联、并联不同的输出方式，以得到不同的输入阻抗和输出电压，再结合理论分析，研究了TLT电路和负载阻抗特性对多开关同步和电路性能的影响，多开关电路的基本技术原理。.并相应设计了VOCs和水处理反应器，从而以气体放电和液体放电等离子体为负载，研究了TLT多开关脉冲电源产生等离子体的实际特性，揭示了TLT多开关电路与等离子体的相互作用的原理，提出了实现多开关脉冲源与等离子体匹配的技术原理和方法。研究结果表明，TLT纳秒脉冲系统具有较高的能效，生成的等离子体对水和有机气体有良好的目标效果。.本项目的研究为开发高效高功率脉冲等离子体系统奠定了理论基础，对生成不同方式的等离子体具有良好的借鉴意义。