發(fā)布時間：2017-11-06 23:08

  本文關(guān)鍵詞：緊湊型寬帶Marx發(fā)生器的理論研究

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【摘要】：本文綜述了緊湊型全電感隔離Marx發(fā)生器在國內(nèi)外的科研成果,并對其工作原理進行了理論推導和實驗仿真,并對Marx發(fā)生器內(nèi)部的末級電感進行了匝間電壓分析。論文的重點是從Marx發(fā)生器的構(gòu)造剖析其工作運行原理,對其充電、放電過程進行理論推導分析,并推導回路中主要參數(shù)的值,包括Marx發(fā)生器的阻抗、回路電感、電容的選擇,進而用OrCAD Pspice電路仿真分析了不同負載、電感、電容值對Marx發(fā)生器輸出波形的影響,將仿真結(jié)果與理論推導進行比照分析,根據(jù)仿真波形確定電路參數(shù)的最終值。需要特別注意的是,電感線圈由螺旋線繞制而成,具有色散特性。當電感工作于大于1MHz的頻帶時,此時的電感高頻色散特性會對分布參數(shù)產(chǎn)生極大影響。在低頻時,對電感線圈的分析采用靜電磁場理論進行分析,然而當電感線圈作為隔離電感應用在高頻的Marx發(fā)生器中時(頻率一般為幾十兆赫茲至幾百兆赫茲),在低頻情況下得到的大電感值在此時將會減小到一個很小的值,如此便會導致Marx發(fā)生器加載在負載上的波形與預期相差甚遠,致使Marx發(fā)生器的失敗。此外對于一般的脈沖調(diào)制發(fā)生器系統(tǒng)而言,發(fā)生器的充電電壓為幾十千伏,并要求發(fā)生器系統(tǒng)的輸出脈沖電壓幅值達到幾百千伏以上,而脈沖的寬度僅僅只有幾納秒而已。由此可見,由于Marx發(fā)生器的工作場強極高,線圈繞組所承受的電壓脈沖波形極陡。在極陡的上升沿、極窄的脈寬、極高幅值的脈沖電壓作用下,發(fā)生器內(nèi)部的電感線圈繞組周圍便形成了一個不均勻的電磁場,再考慮繞組的各種分布參數(shù)(匝間電容以及每匝的對地電容)在高頻條件下表現(xiàn)出的高頻效應(趨膚效應、鄰近效應、參數(shù)頻變效應)時,如果此時線圈繞組設計了不當?shù)慕^緣結(jié)構(gòu),一旦梯度較大的脈沖電壓波施加在其兩端時,線圈繞組的局部將會產(chǎn)生畸變的強電場,此時脈沖電壓對線圈繞組的沖擊作用是不能通過繞組的匝間電感的和每匝對地的電容等進行減緩的,導致Marx發(fā)生器的線圈繞組容易發(fā)生匝間擊穿或?qū)Φ負舸�。本文采用ANSYS Maxwell有限元分析軟件,基于Marx發(fā)生器內(nèi)部電感線圈繞組結(jié)構(gòu),建立線圈的二維模型,通過電磁場分析計算了繞組的分布參數(shù)值,將其代入多導體傳輸線(MTL)方程組中,進而求得每匝線圈對地電壓分布及匝間電壓分布,為Marx發(fā)生器的內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)和材料設計提供了有力的依據(jù)。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN782

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本文編號：1149771