Marx发生器

摘要： 为研究Marx发生器机芯在公路运输条件下的力学环境适应性,基于随机振动理论和有限元分析方法对Marx机芯进行了仿真分析和随机振动试验。首先,建立了八级模块化Marx机芯的有限元动力学仿真模型,模拟确定了机芯的应力集中点;然后,通过振动台运输振动摸底试验修正了有限元模型,对机芯结构进行了优化设计,使Marx机芯整体一阶频率由15.4 Hz提高到19.7 Hz,降低了整机垂向的动力学响应,提高了机芯的力学环境适应性。试验结果表明,Marx发生器结构设计需要重点考虑其在垂直方向的可靠性;振动过程中,机芯整体连接稳定,振动应力集中于机芯与U型支撑杆连接处、支撑杆与支撑板连接的角片处,以及开关连接件处,是结构设计的薄弱环节。

摘要： 综合实践课程有助于培养学生由被动适应性学习向主动探索性学习转变,推进教学由知识传授向能力塑造转变。以高压Marx发生器设计和制作为例,开展了光电类本科生综合实践课程建设实践与探索。结果表明,通过理论分析、电路仿真模拟、实物制作和高压测试,让学生参与高压Marx发生器设计和高压实验的全流程,对学生动手能力的提高以及实践能力和创新能力的提升具有重要的促进作用,对综合实践课程建设实践与探索有重要的借鉴意义。

摘要： 在诸如粒子加速器等应用中,要求高压脉冲的电压、电流顶降尽可能低。减小顶降的常用方法是增加储能电容器的容量,但代价是系统的能效较低、体积较大、功率较高。另一种方法是插入一些特殊级来补偿电压顶降。在固态Marx发生器中,当谐振电感和补偿开关串联起来与普通级中的主电容并联时,就得到了补偿级。本文在16级单极性固态Marx发生器中加入了四个基于谐振电路的补偿级,以补偿不同负载、不同脉宽下的电压顶降。在放电过程中,将正弦电压的近线性部分加到负载上作为补偿,实现了几乎无电压顶降的矩形脉冲。不同的补偿级数可以对电压顶降进行不同程度的补偿,补偿效果也是可调的。此外,只要关断谐振管,这些补偿级也可以作为固态Marx发生器中的普通级工作,从而加以利用。由于谐振补偿级中的电容也与Marx电路中的电容并联充电,因此不需要辅助电源充电。实验结果表明,在400Ω和5 kΩ阻性负载上,2.5 kV和10.5 kV脉冲的电压顶降分别都能得到理想的补偿。为了获得更好的补偿效果,脉冲宽度应小于正弦电压的近线性部分的长度。

摘要： 高能脉冲X射线闪光照相加速器在高性能爆轰流体动力学实验研究中具有重要应用,是牵引高功率脉冲技术发展的重大需求之一。综述了射频直线加速器、电子感应加速器、基于高压脉冲源和高功率二极管的强流脉冲功率加速器3大类、5种闪光照相加速器技术路线的主要特点、代表性装置,对比了几种技术路线的特点,展望了未来发展趋势:一是大力发展共轴多脉冲X射线分幅照相技术;二是采用全固态脉冲功率组件实现加速器紧凑化、小型化和可移动。

摘要： 在肿瘤消融、污水处理等领域的脉冲功率技术应用中,研究发现双极性电脉冲往往比单极性电脉冲效果更佳,这极大地刺激了双极性高压脉冲电源的研发需求。设计了一台基于Boost闭环控制的恒峰值双极性脉冲发生器,该发生器结合boost电路与Marx发生器的特点,实现了具有升压功能的双极性脉冲的产生,且利用峰值检测电路对双极性脉冲发生器的输出峰值进行取样,并反馈到DSP处理器,实现峰值电压闭环控制,从而实现双极性脉冲恒定峰值的输出。为了验证提出的拓扑电路的可行性与稳定性,对5级恒峰值双极性脉冲发生器进行了仿真和实验研究。实验结果表明,当输入电压在100 V时,可产生重复频率5 kHz、脉冲宽度5~10μs、电压幅值为±2.0 kV的恒峰值双极性脉冲波形。该脉冲电源使用模块化设计,便于级联,结构紧凑,可灵活输出恒峰值的双极性或单极性正(负)脉冲。

摘要： 为了满足高压脉冲电场灭菌的要求,提出一种采用固态开关与半桥式Marx发生器结合的新型高压脉冲电场灭菌电源。此电源通过对经典Marx电路结构进行改进,解决了经典Marx电路直流充电电源与高压端的隔离问题,而且具有良好的电压钳位功能和负载适应能力。分析了半桥式Marx电路在阻性、容性、感性负载下的工作过程以及放电过程中固态开关未正常工作时电压钳位效果,此电源由可调直流电源、5级半桥式Marx发生器和控制保护电路三部分组成,使用现场可编程门阵列(FPGA)作为控制器产生控制信号,使用光纤隔离的方式为主回路提供控制信号。电源可输出电压幅值10 kV,每秒最大脉冲数1 000,脉冲上升时间300 ns,最大脉宽20μs的高压方波脉冲,并且重复电压幅值、频率,脉宽可调,能够满足高压脉冲灭菌实验的需求。

摘要： 设计了一种驱动采用稳压管取电及高压继电器隔离的方波电压源装置.从装置技术要求出发,给出了方波电压源的总体设计方案,主要有:Marx发生器(包括驱动信号一致性、过冲以及趋稳时间、泄能电路)、充电机等的设计,并对装置在不同电压等级放电进行试验.设计的方波电压源装置能产生5～200 kV连续可调电压,过冲幅度≤5％,放电回路与充电回路完全隔离,有效保护充电回路及充电机的安全,为方波电压源装置设计研究提供实践依据.

摘要： 随着全固态高压脉冲发生器在材料改性、生物医学和工业等领域上的广泛应用,全固态脉冲发生器正朝着小型化、智能化和模块化方向发展.为了进一步减小电源的体积、降低成本,提出了一种自触发驱动的正极性全固态Marx发生器的拓扑.只需提供一路隔离信号控制一级放电开关管的导通和关断,通过级间电容对相邻级的放电管门极自动充电和放电,使其依次导通和关断.这种拓扑使得Marx发生器中的多个开关管的驱动电路简单很多,无需提供隔离供电的多路驱动电源,且避免了开关的动态、静态均压问题.基于这种拓扑搭建了一台17级的正极性Marx发生器样机,且电压幅值和脉宽都连续可调,在10 kΩ纯阻性负载上输出10 kV、重复频率100 Hz的正极性高压脉冲,脉冲前沿约为328 ns.样机体积小巧、工作稳定,验证了该方案的可行性.

摘要： 为了提升固态脉冲发生器在低阻抗负载时的稳定性,提出了一种并联开关管电路的均流技术,采用增加小电阻降栅压的方法,设计了并联开关管测试电路和并联全固态Marx发生器测试电路对其均流效果进行验证.实验结果表明,并联结构的脉冲电源的内部浪涌电流得到有效抑制,开关管工作在安全工作区内,脉冲电源系统的稳定性得到了提高.

摘要： 提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案,此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成。Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲,然后馈入天线进行辐射。仿真结果表明,在充电电压为10 kV时,电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41 ns、峰值功率7.69 MW的双极脉冲,此双极脉冲频谱主要分布在0~1.6 GHz频率范围内;高功率超宽带TEM喇叭天线带宽为0.625~2.9 GHz(相对带宽为129%),功率容量可达10 MW,能有效地将电磁脉冲源产生的双极脉冲辐射出去。

摘要： 为使脉冲功率源趋于小型化,设计了一种紧凑型同轴结构快Marx发生器.该系统采用3.3nF低电感电容器作为储能电容,采用螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上建立了陡化前沿的输出电压波形.为使整个系统达到小型化的目的,电容、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,整个Marx发生器放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气或者六氟化硫气体来绝缘.采用理论及电路模拟的方法,分析了开关导通状态、分布电容、回路电感等因素对输出波形的影响,通过优化结构设计,完成了12级Marx发生器的设计.基于此系统,研究了在开路及短路状态下的脉冲输出波形,获得了系统的回路电感,得到了与理论分析基本一直的结果.系统的基本运行参数为:十二级marx发生器在负载50Ω时输出电压100kV,开路电压达200kV,负载输出波形脉冲宽度35ns,上升时间10ns,脉冲功率源能量为7.2J,峰值功率200MW,可重复频率运行50Hz.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 开展了基于Marx发生器的重频脉冲功率源技术研究.该脉冲功率源主要由Marx发生器和重频充电控制系统组成.其中,Marx发生器采用20台60nF脉冲电容器组成20级Marx,每级额定工作电压100kV.重频充电控制系统包括高功率重频充电模块和触发控制模块.重频充电模块采用十路逆变、升压、整流串联输出的技术路线,实现了从直流30V～100kV的高压转换和对Marx发生器储能单元的快速充电;触发控制模块实现了对Marx触发开关的重频触发、重频充电模块与Marx发生器之间准确时序控制.该脉冲功率源单次工作时,当储能单元充电至96kV,在约15Ω负载上已获得大于740kV的高压输出,脉宽大于150ns、前沿约60ns;重频5Hz工作时,由于重频充电模块功率还有待进一步提高,在约15Ω负载上已获得大于500kV的脉冲串输出.

摘要： 本文设计了一套包含Mini-Marx发生器及高压脉冲触发源的系统.触发源系统输出高压脉冲幅度达到0～30kV、脉冲前沿＜15ns、脉冲宽度＞500ns.采用固态IGBT半导体开关器件产生预触发和主触发脉冲,控制气体开关氢闸流管VE4141瞬间导通放电输出高压脉冲信号,去触发后级Mini-Marx脉冲发生器产生超过100kV的高压脉冲,脉冲宽度超过200ns,前沿小于3ns,抖动不超过1.5ns.

摘要： 本文设计了一套包含Mini-Marx发生器及高压脉冲触发源的系统.触发源系统输出高压脉冲幅度达到0～30kV、脉冲前沿＜15ns、脉冲宽度＞500ns.采用固态IGBT半导体开关器件产生预触发和主触发脉冲,控制气体开关氢闸流管VE4141瞬间导通放电输出高压脉冲信号,去触发后级Mini-Marx脉冲发生器产生超过100kV的高压脉冲,脉冲宽度超过200ns,前沿小于3ns,抖动不超过1.5ns.

摘要： 本文设计了一套包含Mini-Marx发生器及高压脉冲触发源的系统.触发源系统输出高压脉冲幅度达到0～30kV、脉冲前沿＜15ns、脉冲宽度＞500ns.采用固态IGBT半导体开关器件产生预触发和主触发脉冲,控制气体开关氢闸流管VE4141瞬间导通放电输出高压脉冲信号,去触发后级Mini-Marx脉冲发生器产生超过100kV的高压脉冲,脉冲宽度超过200ns,前沿小于3ns,抖动不超过1.5ns.

摘要： 为了使Marx发生器整机兼顾稳定、可靠建立以及结构紧凑的特点，本发明提供了一种Marx发生器机芯和Marx发生器。Marx发生器机芯包括第一单元和第二单元；第一单元包括沿第一直线并排间隔设置的N个单元组件；第二单元包括沿第二直线并排间隔设置的M个单元组件；第一直线和第二直线平行；第一单元中的N个单元组件与第二单元中的M个单元组件交替串联，并形成局部S型布局，使整个Marx机芯长度大为减少。整个Marx发生器机芯的布局仍呈直线排列，Marx发生器机芯与外部金属壳体之间构成等效同轴结构，形成较大的对地杂散电容，在Marx发生器建立过程中利于其内部未击穿气体开关上过压的产生，使Marx发生器可工作电压范围更大，建立更为可靠与稳定。

摘要： 为降低Marx发生器放电回路电感，同时保证其稳定可靠建立，本发明提供了一种低电感Marx发生器机芯和Marx发生器。Marx发生器机芯包括至少一个沿同一直线依次串联的发生器单元组件；每个发生器单元组件包括依次连接的第一电容器单元、多通道开关和第二电容器单元；第一、第二电容器单元结构相同；第一电容器单元包括并联的第一、第二高压塑壳电容器；多通道开关包括至少两路独立的开关间隙，所有开关间隙共用一个绝缘密闭壳体；每个开关间隙分别通过电极连接件与其相邻的高压塑壳电容器的其中一个电极引出端相连；相邻两个发生器单元组件之间通过其相邻的高压塑壳电容器的另一个电极引出端相连。本发明相对于常规直线排列结构，放电回路电感至少可降低1/2。

摘要： 本发明公开了一种可饱和脉冲变压器取代气体开关的全固态Marx发生器，用以解决现有Marx发生器充电电压高、电容充电不同步、气体开关寿命短、或磁开关饱和电感大、串联级数难以增大等问题。本发明由可饱和脉冲变压器SPT、Q级Marx电容器和接地电感单元、负载组成；SPT为轴对称结构，其Q组次级绕组作为磁开关，Q级Marx电容器和接地电感单元均匀排布在SPT外围圆周方向，与Q组次级绕组连接。Q级Marx电容器和接地电感单元中的每一级单元由一个Marx电容器和一个接地电感组成。本发明输入充电电压低，磁芯自动复位，各级电容均匀充电，开关串联同步建立时间短，具有高重复运行频率、固态化和长使用寿命的优势。

摘要： 为了使Marx发生器整机兼顾稳定、可靠建立以及结构紧凑的特点，本发明提供了一种Marx发生器机芯和Marx发生器。Marx发生器机芯包括第一单元和第二单元；第一单元包括沿第一直线并排间隔设置的N个单元组件；第二单元包括沿第二直线并排间隔设置的M个单元组件；第一直线和第二直线平行；第一单元中的N个单元组件与第二单元中的M个单元组件交替串联，并形成局部S型布局，使整个Marx机芯长度大为减少。整个Marx发生器机芯的布局仍呈直线排列，Marx发生器机芯与外部金属壳体之间构成等效同轴结构，形成较大的对地杂散电容，在Marx发生器建立过程中利于其内部未击穿气体开关上过压的产生，使Marx发生器可工作电压范围更大，建立更为可靠与稳定。

摘要： 为降低Marx发生器放电回路电感，同时保证其稳定可靠建立，本发明提供了一种低电感Marx发生器机芯和Marx发生器。Marx发生器机芯包括至少一个沿同一直线依次串联的发生器单元组件；每个发生器单元组件包括依次连接的第一电容器单元、多通道开关和第二电容器单元；第一、第二电容器单元结构相同；第一电容器单元包括并联的第一、第二高压塑壳电容器；多通道开关包括至少两路独立的开关间隙，所有开关间隙共用一个绝缘密闭壳体；每个开关间隙分别通过电极连接件与其相邻的高压塑壳电容器的其中一个电极引出端相连；相邻两个发生器单元组件之间通过其相邻的高压塑壳电容器的另一个电极引出端相连。本发明相对于常规直线排列结构，放电回路电感至少可降低1/2。

摘要： 根据本发明的实施例，吸入器的特征在于包括：流道，在圆形外壳的内部以环形形成；流入部，被设置在外壳的一侧并引导流体流向流道；排出部，被设置在外壳的另一侧并引导流入所述流入部且经过流道的流体排出；活塞，被配置在流道上而沿流道旋转并对通过流入部所流入的流体进行压缩；以及开闭部，被设置在流入部与排出部之间的流道上，开闭部包括多个开闭部件及被设置在所述多个开闭部件与流道之间且分别支撑所述多个开闭部件的弹性部件，并借助活塞所施加的压力来开闭所述流道，其中，当解除由活塞所施加的压力时，所述多个开闭部件借助流体沿关闭所述流道的方向对所述多个开闭部件的外周面所施加的压力和所述弹性部件的弹性力来关闭所述流道。

摘要： 本发明提供一种快Marx发生器型感应电压叠加器，解决现有中储型和形成线型感应电压叠加器存在兆伏级触发开关多、触发系统复杂、运行维护难度大等方面的问题。该快Marx发生器型感应电压叠加器包括依次连接的快Marx发生器、混波网络和脉冲压缩成形线；多台快Marx发生器的输出端电连接至混波网络，混波网络将多台快Marx发生器的输出电脉冲混合后再并联输出至一条或多条脉冲压缩成形线，使得快Marx发生器通过混波网络直接对形成线充电；快Marx发生器、混波网络用于控制感应腔馈入电压脉冲的时间顺序，形成线、形成开关和峰化开关用于控制脉冲成形。该感应电压叠加器兼具现有感应电压叠加器在时序控制精度高、波形质量好、功率耦合效率高、结构简单紧凑等方面的优点。

摘要： 本发明公开了一种可饱和脉冲变压器取代气体开关的全固态Marx发生器，用以解决现有Marx发生器充电电压高、电容充电不同步、气体开关寿命短、或磁开关饱和电感大、串联级数难以增大等问题。本发明由可饱和脉冲变压器SPT、Q级Marx电容器和接地电感单元、负载组成；SPT为轴对称结构，其Q组次级绕组作为磁开关，Q级Marx电容器和接地电感单元均匀排布在SPT外围圆周方向，与Q组次级绕组连接。Q级Marx电容器和接地电感单元中的每一级单元由一个Marx电容器和一个接地电感组成。本发明输入充电电压低，磁芯自动复位，各级电容均匀充电，开关串联同步建立时间短，具有高重复运行频率、固态化和长使用寿命的优势。

摘要： 在包括管状气体发生器(10)的扩散器的护罩(14)和导流元件(16)的组件(12)中，护罩(14)具有用于由管状气体发生器(10)产生的气体的流出开口，并且导流元件(16)具有流走区段(34)，该流走区段具有至少一个流走开口(42b)，气体通过该流走开口离开护罩(14)。导流元件(16)插入到流出开口中，使得流走区段(34)侧向向外穿过流出开口伸出、在那里相对护罩(14)突出，并且导流元件(16)的边缘区段在流出开口的边缘处贴靠在护罩(14)的壁的内侧上。将导流元件(16)的流走区段(34)从护罩(14)的内部空间起通过流出开口推出，直到边缘区段在内侧贴靠在流出开口的边缘上，并且随后将护罩(14)牢固地固定在管状气体发生器(10)上。

摘要： 本实用新型涉及一种Marx发生器触发回路及Marx发生器，触发回路由多个依次排布的带磁芯的变压器组成，各变压器的原边相串联形成公共原边，各变压器的副边相互独立，初级触发信号由变压器公共原边单点引入，触发输出信号由各变压器副边提供，各自独立。本实用新型的Marx发生器采用变压器形式的触发回路，有效降低了触发引入信号的电压等级，极大提高了触发回路的绝缘可靠性和装置调试过程中的安全性。