开关触发闭合时序对多级串联直线型变压器输出脉冲影响

快放电直线型变压器驱动源（FLTD）是一种可直接获得前沿100ns的脉冲功率源新技术，它在闪光照相、Z箍缩、聚变能源、等熵压缩等领域具有重要应用。为了获得驱动负载需要的快前沿高电压大电流，需要采用多级感应腔串联，FLTD每级感应腔开关闭合时序对输出脉冲有决定性影响。本课题拟研究数十级感应腔串联FLTD脉冲源的全电路模型、多级串联感应腔开关触发闭合时序及其偏差和感应腔串联级数等对FLTD输出脉冲及工作状态的影响，获得感应腔开关的优化闭合时序；针对特定负载，探索基于基因遗传算法获得FLTD脉冲源多级串联感应腔开关优化闭合时序的方法；研究用于数十级感应腔串联FLTD的数百路快前沿电脉冲产生方法，研制3级100kA/100ns感应腔串联实验平台，实验研究开关闭合时序对多级感应腔串联FLTD输出参数和工作状态的影响，验证基因遗传算法和电路模拟获得的感应腔开关闭合时序的计算结果。

快放电直线型变压器驱动源（LTD）可直接产生前沿50-200ns的高功率脉冲，在闪光照相、Z箍缩惯性约束聚变能源、等熵压缩等领域具有广阔应用前景，感应腔开关闭合时序及分散性对多级串联LTD输出特性有重要影响，是LTD的核心问题。.基于PSPICE程序中器件参数偏差对电路特性的模特卡罗分析功能，将电容容差转化为开关闭合延时及分散性，建立了60级1MA感应腔串联LTD电路模型，提出了表征多级LTD开关闭合时序的方法：时序系数α，获得了开关时序系数α在[-1,1.5]对60级1MA感应腔串联LTD输出特性的影响规律，α=1时，输出特性与单个感应腔驱动同阻尼系数负载的电流脉冲相同；α<1时，LTD输出电流脉冲前沿变缓、峰值下降；α>1时，输出电流脉冲前沿缩短，峰值提高；下游感应腔开关闭合前承受次级电脉冲耦合的过电压时，用开关闭合击穿电压VHD表征闭合时序，VHD=450kV时输出电流脉冲前沿缩短40%，峰值提高12%。针对电流波形要求，实现了遗传算法对LTD开关闭合时序的自动优化。α=0,1算例，遗传算法优化获得的闭合时序与理论分析结果一致。定义了阻尼系数m表征负载阻抗与源阻抗的关系，结果：m=1，α=1.2时负载电流最大；m>3时，电流峰值随m提高而降低且m值越大，不同触发时序对负载电流峰值影响越小。.获得了开关闭合时间分散性对多级串联LTD输出脉冲特性、磁芯状态、未闭合开关电压等的影响规律。先放电开关造成同级感应腔未闭合开关两端电压先下降再上升，增加开关自放电概率和同步失效概率，以及磁芯提前饱和，与单级感应腔实验结果一致。提出了前几级外触发、其余级利用次级耦合过电压自动触发LTD的设想，增大磁芯等效损耗电阻、导磁率及伏秒数有利于实现该设想。提出了一种利用感应腔1个支路实现多级串联LTD的新的触发方法：每级1路，仅触发前几级，其余级1路触发脉冲由上游相应位置感应腔触发支路引出，简化了LTD对触发脉冲数和时序要求。.研制出32路触发系统、LTD非晶带涂层磁芯、磁芯复位、开关充放气、充电和触发控制等系统，建立了7级串联LTD研究平台。充电±55kV和次级为3倍阻尼时，输出电压440kV，前沿40ns，半高宽220ns，电流64kA；连接100nH电感和充电±70kV时，电流184kA，前沿100ns。.研究结果具有重要学术意义和应用价值。