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快Z箍缩驱动源关键技术研究
来源:电力设备电气绝缘国家重点实验室   作者:管理员   人气:3665  发布时间:2010/3/1
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负责人和研究队伍:邱爱慈、张乔根、徐卓、刘纯亮、杨兰均、孙凤举、丁卫东、李江涛、汲胜昌、董明等。

拟解决的关键科学问题:

储能、开关与脉冲传输是快Z箍缩驱动最关键部分,它们的性能和工作的可靠性直接影响驱动源的性能和运行的可靠性。项目解决的关键科学问题包括:

1)快前沿触发脉冲下三电极场畸变气体开关的触发放电机理,并建立相应的触发放电模型和开关性能评估模型,提出大功率气体开关性能评价方法与可靠性、寿命预测方法。

2研究高功率脉冲产生的开关、开关与电容器一体化等关键问题研究,提出高功率快放电的总体技术,并建立理论模型对脉冲功率装置可靠性进行评估。

3)脉冲传输需要更精确的数值模拟技术,重点解决场-路相互作用物理模型,掌握高功率脉冲传输过程中脉冲功率的时空演变规律。

主要研究内容:

1)快放电初级储能系统的单元技术,研究电容器绝缘介质的破坏机理与失效规律,研究高储能密度电容器的结构设计与优化方法,为高储能密度电容器设计提供技术保证;建立电容器结构对储能密度和快放电的作用模型,提出低电感、快放电、高功率高能密电容器的设计方法;电容器延后测试和性能评估方法,提出高储能密度电容器材料选用原则与设计方法;

2)箍缩驱动源中的开关技术研究,主要开展气体开关触发过程与放电机理的研究,以及触发脉冲、介质特性等对气体开关特性的影响规律;研究气体开关的快放电、大功率和高可靠性间的相互作用规律,提出快放电、大功率气体开关的优化设计方法;研究表征开关性能特诊参数提取的方法,建立开关性能的评价方法以及开关寿命预测方法和多路同步工作的可靠性评价方法;

3)超高功率脉冲传输、汇聚理论与数值模拟;

4)快Z箍缩驱动源新技术途径的探索与可靠性研究,主要研究开关和电容器一体化与模块化设计技术,以及多模块串并联技术;新型结构FLTD技术;新型快马克斯发生器技术探索;研究实现超大电流快Z箍缩脉冲功率驱动源的技术途径;

5)研究基于现有技术路线研制电流大于30MA的驱动源可靠性分析的理论模型和可靠性初步设计。

研究目标:

提出适合我国国情的直接驱动Z箍缩快脉冲功率源技术途径,并解决Z箍缩装置中的开关技术和高储能密度电容器技术,提出Z箍缩驱动源模块化设计技术以及模块的串并联技术,建立快Z箍缩驱动脉冲功率装置可靠性分析理论模型;认识高功率脉冲传输过程中的时空演变规律,以及高功率脉冲与负载的耦合机制,开发出2.5维磁绝缘传输线全电磁PIC数值模拟软件和电路模拟软件,并应用于高功率脉冲传输过程、高功率脉冲与负载耦合过程的数值模拟与分析。

研究方案:

1)通过不同驱动源技术的分析与模型研究,以及新技术途径探索等,确定高功率脉冲辐射的高功率脉冲总体技术;

2)通过气体开关恢复特性、快放电机理及失效机理研究,建立气体开关可靠性评估模型;建立脉冲电容器充放电过程的数学模型,提取脉冲电容器失效的特征参数;

3)通过研制开发既能比较精确描述高功率脉冲传输物理过程又能用于工程设计的计算软件,研究脉冲传输过程及时空演变规律;

4)分析比较几种途径的优劣性及制约条件,并探索新型脉冲功率源技术。

 
 
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