熊兰的讲座脉冲功率技术0509.pptx

脉冲功率技术熊 兰电气工程学院2013.5目 录1概 念2发 展3 技 术 4应 用5其 他1 概 念什么是脉冲功率？？将储存的能量以电能的形式，用单脉冲或重复频率的短脉冲方式加到负载上。技术指标：电 压：103-107V电子能量：0.3-15M eV（电子伏）束流大小：103-107A脉冲宽度：0.1-100ns束流功率：0.1-100TW总能量：1kJ-15MJ1 概 念常见波形上升时间：电压峰值从10%上升到90%所需要的时间。下降时间：同理。 上升时间和下降时间主要依赖于负载阻抗。脉冲宽度： 定义不明确，有的定义为半高宽-脉冲最大值的50%处的时间宽度，也有定义为底宽-在幅值的90%处的时间宽度。1 概 念电子伏特(electron volt)，简称为电子伏，缩写为 eV ，是/view/14394.htm能量的单位。代表一个/view/3476.htm电子（所带电量为-1.6×10^(-19)/view/4823.htm库仑）经过1/view/19785.htm伏特的/view/63151.htm电场加速后所获得的/view/93009.htm动能。电子伏与SI制的能量单位/view/4336.htm焦耳（J）的换算关系： 1eV=1.6×10^(-19)J例如，一个/view/3476.htm电子及一个正子（电子的/view/132523.htm反粒子），都具有质量大小为 511 keV ，能对撞毁灭以产生 1.022 M eV 的能量。/view/24430.htm质子，一个标准的/view/68053.htm重子具有质量 0.938 G eV 。核爆中带电粒子的能量范围约在 0.3 至 3 M eV，而大气中分子的能量约为 0.03 eV 将粒子的能量从电子伏特转换到开氏温度时，要乘以 11,605。 1 概 念什么是脉冲功率技术？？ 研究产生各种强电（纳秒级高压）脉冲功率输出的发生器系统及其相关技术。 由初始储能技术（电容器储能、电感器储能、超导储能、机械储能、化学储能、核能等）产生所需的初级脉冲波形（毫秒到微秒量级），然后再利用脉冲成形和开关技术，在时间尺度上通过对能量的脉冲进行压缩、整形，实现输出脉冲峰值功率的放大，并输出到负载，为高科技装置和新概念武器提供强电脉冲功率源。教材及参考书选用教材 李正赢，脉冲功率技术，水利电力出版社，1992主要参考书 1）王莹，高功率脉冲电源，原子能出版社，1991 2） Pai S.T., Qi Zhang， Introduction to high power pulse technology， Singapore : World Scientific, 1995 3）刘锡三，高功率脉冲技术，国防工业出版社，2005 4）H.Bluhm著，江伟华、张弛译，脉冲功率系统的原理与应用，清华大学出版社，2008 5）韩旻，邹晓兵，张贵新，脉冲功率技术基础，清华大学出版社，20102 发 展 1938年，美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线； 1939 年，苏联人制成真空脉冲X射线管，并把闪光 X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。 采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。 第二次世界大战期间，企图用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。2 发 展1947年，英国人A.D.Blumlien以专利的形式，把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在纳秒脉冲放电方面取得了突破。1962年，英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组，将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来，建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG（3MV，50kA，30ns），脉冲功率达TW（1012W）量级，开创了高功率脉冲技术的新纪元。2 发 展 之后，大型脉冲功率装置雨后春笋般地在世界各国建立： 1986年建成PBFA-II 装置，其峰值电压为12MV、电流8.4MA、脉宽40ns，其二极管束能为4.3MJ，脉冲功率1014W，是世界上第一台功率闯过100TW 大关的脉冲功率装置。脉冲功率发展里程碑1962年， 英国AWRC, J.C. Martin， 发展了 Marx+Blumlein， ns量级1967年， USA, Sandia， 高功率粒子束，10MV,100KA,80ns1972年，USA, Hary Diamond 实验室，AURORA,14MV, 1.6MA,120ns1978 年，USA, Sandia， PBFA-I , Fusion, 30TV, 1MJ1986年, USA, PBFA-II, 12MV, 8