100kA微秒导通时间等离子体断路开关研究 被引量：6

1

作者 陈林 孙承纬 +5 位作者 姜巍 王刚华 吴守东 姚斌 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期135-139,共5页

研制了最大导通电流约为100kA的微秒导通时间等离子体断路开关,开展了该导通电流下的 等离子体断路开关性能实验,得到的负载电流上升时间为54～76ns,最高开关电压为1.38MV,最高电压倍增 系数达到4.9。建立了导通阶段开关区等离... 研制了最大导通电流约为100kA的微秒导通时间等离子体断路开关,开展了该导通电流下的 等离子体断路开关性能实验,得到的负载电流上升时间为54～76ns,最高开关电压为1.38MV,最高电压倍增 系数达到4.9。建立了导通阶段开关区等离子体运动的二维雪耙模型,初步数值模拟结果表明,该模型对目前 开展的实验有较好的预估能力。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 延时 等离子体密度 二维雪耙模型

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等离子体源参数对长导通等离子体断路开关性能的影响 被引量：4

2

作者 陈林 孙承纬 +5 位作者 姜巍 丰树平 吴守东 姚斌 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1078-1082,共5页

　研制了可工作在长导通时间(约1μs)的等离子体断路开关,实验研究了等离子体源参数,包括等离子体枪与主回路之间的触发延时、等离子体枪的工作电压以及等离子体枪的数目对开关性能的影响规律。研究结果表明,开关导通时间和开关电压随... 　研制了可工作在长导通时间(约1μs)的等离子体断路开关,实验研究了等离子体源参数,包括等离子体枪与主回路之间的触发延时、等离子体枪的工作电压以及等离子体枪的数目对开关性能的影响规律。研究结果表明,开关导通时间和开关电压随触发延时、枪工作电压和数目的增加而增加,但当开关导通时间接近主回路电流四分之一周期时,开关电压呈下降趋势。当Marx发生器工作电压为120kV且采用4个等离子体枪时,实验获得的最大电压倍增系数约为1.8。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 延时 导通时间

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“强光一号”等离子体断路开关及负载的数值计算 被引量：3

3

作者 王亮平 蒯斌 +2 位作者 邱爱慈 丛培天 郭宁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1219-1223,共5页

等离子体断路开关(POS)是“强光一号”加速器产生短脉冲γ射线的关键器件之一。应用POS融蚀模型分析了“强光一号”加速器POS与二极管系统的基本工作过程,通过该模型计算获得了POS与二极管系统的总电流以及电子束电流,计算结果与实验结... 等离子体断路开关(POS)是“强光一号”加速器产生短脉冲γ射线的关键器件之一。应用POS融蚀模型分析了“强光一号”加速器POS与二极管系统的基本工作过程,通过该模型计算获得了POS与二极管系统的总电流以及电子束电流,计算结果与实验结果吻合较好。计算结果表明,“强光一号”POS在工作时并未达到完全磁绝缘状态,其阻抗最终为21.5Ω,约有60%总电流在二极管负载导通时流过POS,且融蚀模型对POS阻抗增长预测偏高,但由于电流变化较大,二极管负载电压仍能达到4.5 MV左右。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 二极管负载 “强光一号”

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带外加磁场的微秒级等离子体断路开关 被引量：2

4

作者 孙凤举 邱爱慈 +2 位作者 曾江涛 陈玉兰 尹佳辉 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期46-49,共4页

简述了脉冲功率电感储能技术中带外加磁场的微秒级等离子体断路开关 (MPOS)的发展现状 ,对磁场控制POS的工作机理、电极极性效应作了简单的分析。

关键词 等离子体断路开关 重复频率 外加磁场 电极极性效应

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微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型 被引量：2

5

作者 王刚华 陈林 +1 位作者 胡熙静 阚明轩 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期453-456,共4页

　给出了适合微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型的具体描述,建立了二维雪耙模型的基本方程及其差分格式,对方程进行了显式求解。通过对一个模型的计算,给出了雪耙阵面的传播图像,指出了断路开关的断开位置及附近点密度随时... 　给出了适合微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型的具体描述,建立了二维雪耙模型的基本方程及其差分格式,对方程进行了显式求解。通过对一个模型的计算,给出了雪耙阵面的传播图像,指出了断路开关的断开位置及附近点密度随时间的变化曲线,在该位置附近出现了等离子体薄化现象。 展开更多

关键词 雪耙模型 等离子体断路开关 网格重构 等离子体薄化

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等离子体断路开关工作仿真及特性分析 被引量：2

6

作者 赵莹 王晓明 +1 位作者 刘璐 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期266-270,共5页

为了研究有、无外磁场的低密度等离子体断路开关(POS)工作特性,利用单元粒子(PIC)方法模拟了POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性。通过对POS工作过程中的两极间的EMHD运动及其导致的磁场渗透、磁绝缘、动态过... 为了研究有、无外磁场的低密度等离子体断路开关(POS)工作特性,利用单元粒子(PIC)方法模拟了POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性。通过对POS工作过程中的两极间的EMHD运动及其导致的磁场渗透、磁绝缘、动态过程中密度不均匀造成的不规则运动、场畸变等物理现象的分析,研究了POS的断路过程。仿真结果表明:外加时不变均匀角向磁场,提前了电流向负载转移的时刻、减小了电流损失,且未提高负载电流陡度,断路时在负载端得到更高的电压。研究为设计、改进POS结构和提高其断路性能提供了参考依据。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 单元粒子模拟 角向磁场

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不同驱动电流和电极尺寸下的等离子体断路开关性能 被引量：1

7

作者 陈林 戴英敏 +3 位作者 姜巍 吴守东 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1573-1576,共4页

开展了驱动电流为45,75和105 kA以及阴极直径分别为20 mm和40 mm下的等离子体断路开关性能实验研究。结果表明:随着发生器驱动电流增加,负载电流上升时间逐渐减小,最高电压倍增系数逐渐增加。与阴极直径为20 mm的等离子体开关相比... 开展了驱动电流为45,75和105 kA以及阴极直径分别为20 mm和40 mm下的等离子体断路开关性能实验研究。结果表明:随着发生器驱动电流增加,负载电流上升时间逐渐减小,最高电压倍增系数逐渐增加。与阴极直径为20 mm的等离子体开关相比,阴极直径为40 mm的等离子体开关导通时间和负载电流上升时间增加,开关电压和电流转换效率降低。实验获得的最高电压倍增系数和电流转换效率分别为4.9和97%,负载电流上升时间小于100 ns。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 触发延时

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带辅助磁场等离子体断路开关的数值模拟 被引量：1

8

作者 陈玉兰 曾正中 孙凤举 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期595-598,共4页

　利用全电磁网格粒子方法模拟了外加磁场对等离子体断路开关(POS)断路性能的影响,给出了电压倍增系数与外加磁场的关系曲线。数值模拟表明,外加轴向磁场线圈必须放在同轴型POS阴极的同侧才能显著改善开关的断路性能;当外加角向磁场时,... 　利用全电磁网格粒子方法模拟了外加磁场对等离子体断路开关(POS)断路性能的影响,给出了电压倍增系数与外加磁场的关系曲线。数值模拟表明,外加轴向磁场线圈必须放在同轴型POS阴极的同侧才能显著改善开关的断路性能;当外加角向磁场时,内电极为阴、阳极的同轴型POS的断路性能都得到了不同程度的改善。随着外加磁场的增大,电压倍增系数将达到饱和。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 数值模拟 POS 断路性能 电压倍增系数 外加磁场 辅助磁场 脉冲功率电感储能装置 全电磁网格粒子模拟

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等离子体断路开关和电感负载间的功率流特性

9

作者 姜巍 陈林 +2 位作者 戴英敏 徐敏 王文斗 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期304-308,共5页

利用PIC (particle in cell) 方法,结合实验装置的几何结构和实验结果,采用动态开关模型,对微秒等离子体断路开关和电感负载间的功率流特性进行了研究。模拟得到了与实验结果符合较好的开关电压和负载电流波形,并给出了开关下游出现的... 利用PIC (particle in cell) 方法,结合实验装置的几何结构和实验结果,采用动态开关模型,对微秒等离子体断路开关和电感负载间的功率流特性进行了研究。模拟得到了与实验结果符合较好的开关电压和负载电流波形,并给出了开关下游出现的稀薄等离子体的密度(约 1012 cm-3)和速度(约 1 cm/ns), 同时也得到了开关下游的空间电流分布。模拟结果表明,开关下游的结构应避免阻抗突变以减少电流损失,同时提高开关阻抗可有利于提高负载上的最大功率。 展开更多

关键词 电感储能 等离子体断路开关 功率流特性 PIC模拟

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等离子体断路开关装置上的多丝Z箍缩初步实验

10

作者 陈林 姜巍 +5 位作者 吴守东 李晔 徐敏 丰树平 谢卫平 邓建军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2105-2108,共4页

开展了基于等离子体断路开关的脉冲功率源驱动多丝Z箍缩负载初步实验，实验中采用了2根或4根钨丝组成的环形阵列，其中钨丝的直径分别为7μm和20μm。利用高速扫描摄影获取钨丝电爆炸和箍缩过程中等离子体自发光的物理图像。实验结果表... 开展了基于等离子体断路开关的脉冲功率源驱动多丝Z箍缩负载初步实验，实验中采用了2根或4根钨丝组成的环形阵列，其中钨丝的直径分别为7μm和20μm。利用高速扫描摄影获取钨丝电爆炸和箍缩过程中等离子体自发光的物理图像。实验结果表明：导通电流为105kA的等离子体断路开关将67%～78%的电流转换至金属丝阵负载上，负载电流上升沿为84-110ns。高速扫描相机观察到了钨丝电爆炸形成晕等离子体及其向轴线箍缩和后期向外膨胀的物理过程。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 Z箍缩 晕等离子体

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长导通等离子体开关断路过程的粒子模拟 被引量：1

11

作者 陈林 姜巍 王文斗 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2103-2107,共5页

利用PIC(particle-in-cell)粒子模拟方法对长导通等离子体断路开关的断路过程进行了模拟研究。介绍了计算模型的建立和边界的处理。模拟结果揭示了断路间隙的形成过程和机制,并据此对等离子体断路开关断路阶段的现有模型进行了定性的修... 利用PIC(particle-in-cell)粒子模拟方法对长导通等离子体断路开关的断路过程进行了模拟研究。介绍了计算模型的建立和边界的处理。模拟结果揭示了断路间隙的形成过程和机制,并据此对等离子体断路开关断路阶段的现有模型进行了定性的修正,认为断路过程中Hall融蚀和静电融蚀机制将同时存在,静电融蚀在开关最终的断路中占主导作用,且静电融蚀是由于磁场排斥引起的。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 粒子模拟 磁场渗透 断路过程

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“强光一号”等离子体开关及负载稳定性分析 被引量：1

12

作者 罗维熙 王亮平 +3 位作者 吴刚 张信军 从培天 曾正中 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期296-300,共5页

"强光一号"等离子体断路开关(POS)及负载二极管系统工作性能不够稳定,通过分析数据指出POS等离子体源参数差异性是导致系统不稳定的主要原因。POS等离子体源参数重复性测量结果表明,在开关断路时刻等离子体源瞬时发射等离子... "强光一号"等离子体断路开关(POS)及负载二极管系统工作性能不够稳定,通过分析数据指出POS等离子体源参数差异性是导致系统不稳定的主要原因。POS等离子体源参数重复性测量结果表明,在开关断路时刻等离子体源瞬时发射等离子体密度重复性极差在10%左右,而开关区间累积等离子体密度极差超过100%。开关区间累积等离子体密度和阴极重粒子发射会对POS断路性能产生显著影响。计算表明开关区间累积等离子体密度差异对POS断路电流阈值影响达到200kA,与运行数据统计结果一致;在断路电流阈值相同的条件下,阴极物质逸出对二极管电压影响显著,MCNP程序计算结果表明,产生辐射剂量差别可以达到80%,与统计数据相当。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 稳定性 等离子体密度 阴极物质逸出

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电荷收集法测量低温等离子体密度 被引量：2

13

作者 陈玉兰 曾正中 +6 位作者 蒯斌 邱爱慈 丛培天 梁天学 王亮平 孙凤举 尹佳辉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期206-208,共3页

利用电荷收集法,在正(135 V)、负(-117 V)偏置和低真空背景(0.5 Pa)三种不同收集条件下,测量了用于等离子体断路开关的电缆等离子体枪产生的低温等离子体的密度和漂移速率,测量值分别为 8.3×1014,1.2×1015,4.8×1014 cm-3... 利用电荷收集法,在正(135 V)、负(-117 V)偏置和低真空背景(0.5 Pa)三种不同收集条件下,测量了用于等离子体断路开关的电缆等离子体枪产生的低温等离子体的密度和漂移速率,测量值分别为 8.3×1014,1.2×1015,4.8×1014 cm-3;2.5,2.0 cm·μs-1。测量结果表明:三种收集条件下测得的等离子体漂移速率相近;在相同测量点处,负偏置收集条件下测得的等离子体密度大于正偏置和低真空背景收集条件下的测量值,而低真空背景收集条件下的测量值最小。 展开更多

关键词 低温等离子体 等离子体断路开关 电荷收集器 等离子体密度

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强光一号POS等离子体源性能参数测量 被引量：1

14

作者 罗维熙 曾正中 +4 位作者 雷天时 王亮平 呼义翔 孙铁平 黄涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1195-1200,共6页

以强光一号等离子体源(电缆枪)为研究对象,采用电荷收集器(法拉第杯)对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明:等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关... 以强光一号等离子体源(电缆枪)为研究对象,采用电荷收集器(法拉第杯)对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明:等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关;增大电缆枪驱动电压时,等离子体发射密度增速远小于驱动电流增速。重复性研究表明,对由数十支电缆枪组成的等离子体源而言,单支电缆枪放电分散性对其输出等离子体整体分布均匀性影响不大。不确定度分析表明,通过多次重复实验求平均值,可以有效减小实验结果的不确定度,发射密度测量结果的合成标准不确定度在10%以内。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 电缆等离子体枪 等离子体密度 等离子体喷射速度

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外加准轴向磁场POS断路过程的粒子模拟 被引量：1

15

作者 王晓明 赵莹 +1 位作者 刘璐 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期654-659,共6页

为了研究外加准轴向磁场同轴内阴极结构等离子体断路开关(POS)的工作特性,采用单元粒子方法对激磁线圈分别放置在内阴极内侧和外阳极外侧的POS断路过程进行研究,模拟分析POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性,重... 为了研究外加准轴向磁场同轴内阴极结构等离子体断路开关(POS)的工作特性,采用单元粒子方法对激磁线圈分别放置在内阴极内侧和外阳极外侧的POS断路过程进行研究,模拟分析POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性,重点研究内阴极结构POS的断路过程。结果表明:激磁线圈置于内阴极内侧时,极间磁场为线圈外磁场,在开关区的矢量磁密变化曲率大,有较大径向分量且中心区域值较两侧为小,这种外加磁场对POS的断路过程影响较小;激磁线圈置于外阳极外侧时,极间磁场为线圈内磁场,在开关区的均匀性较好,该准轴向磁场改变了电子运动的轨迹,也改变了原角向磁场的分布,更容易实现POS的断路,实现较高幅值的断路电压,并且电流损失较小,POS的断路效率较高;准轴向磁场和自角向磁场的共同作用使等离子体电子作向下游扩散的锥体螺旋运动。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 断路过程 准轴向磁场 单元粒子

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短脉冲高剂量率γ射线源技术研究 被引量：9

16

作者 蒯斌 邱爱慈 +3 位作者 曾正中 丛培天 王亮平 梁天学 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期595-598,共4页

介绍了“强光一号”加速器产生宽度约20ns的高剂量率脉冲γ射线的工作过程;分析了短脉冲γ射线源二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能;说明了等离子体断路开关的工作特性;阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则与设... 介绍了“强光一号”加速器产生宽度约20ns的高剂量率脉冲γ射线的工作过程;分析了短脉冲γ射线源二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能;说明了等离子体断路开关的工作特性;阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则与设计参数。给出了不同短脉冲γ射线源的实验结果,得到了3种辐射参数:脉冲宽度约20ns,辐射面积为2, 30和100cm2 时,相应的辐射剂量率为1011, 0. 7×1011和1010 Gy/s。 展开更多

关键词 短脉冲γ射线 等离子体断路开关 二极管

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POS阴极侵蚀与电流损失和阻抗崩溃的关系

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作者 曾正中 孙凤举 +1 位作者 邱毓昌 邱爱慈 《电工电能新技术》 CSCD 2001年第4期1-4,共4页

指出微秒传导时间等离子体断路开关 (POS)阴极释出的荷电金属微粒引起的双极流和阴极等离子体扩张运动可能显著降低开关的断路性能 ;给出了POS断路电流的一个解析表达式 ,与实验相符 ;导出了不同阴极金属抗电流侵蚀能力的表征式 ;通过... 指出微秒传导时间等离子体断路开关 (POS)阴极释出的荷电金属微粒引起的双极流和阴极等离子体扩张运动可能显著降低开关的断路性能 ;给出了POS断路电流的一个解析表达式 ,与实验相符 ;导出了不同阴极金属抗电流侵蚀能力的表征式 ;通过理论分析预期 ,采用抗侵蚀能力强的阴极材料可以改善微秒传导时间POS的断路性能 。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 阴极侵蚀 断路性能 微秒传导时间 电流损失 阻抗崩溃

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重复频率脉冲强X射线源

18

作者 孙凤举 曾江涛 +1 位作者 许日 邱爱慈 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期119-121,共3页

介绍了一台重复频率 1～ 2 Hz、用等离子体断路开关和电感储能技术的脉冲强X射线源。距辐射靶 0 .5m处的峰值剂量率为 0 .2 5MGy/ s,1 m处的平均剂量率为 0 .1 5k Gy/ h,脉宽 ( FWHM)约为 1 0 0 ns。给出了装置构成、原理及初步调试结果。

关键词 等离子体断路开关 重复频率 脉冲X射线 加速器

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基于POS的紧凑一体化功率脉冲电源

19

作者 王晓明 刘璐 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期646-650,共5页

为发展高功率脉冲电源的工业应用而提高其重复工作频率并实现紧凑一体化,设计了一种基于等离子体断路开关(POS)的功率脉冲电源。该电源采用LCC谐振的有源充电器,以产生初级脉冲的Marx发生器为其负载,另外它还可作为等离子体枪的激励脉... 为发展高功率脉冲电源的工业应用而提高其重复工作频率并实现紧凑一体化,设计了一种基于等离子体断路开关(POS)的功率脉冲电源。该电源采用LCC谐振的有源充电器,以产生初级脉冲的Marx发生器为其负载,另外它还可作为等离子体枪的激励脉冲电源和POS的外加磁场激励电源。充电器的设计能满足上述负载在一定重复频率下的充电工作要求,从POS等离子体的注入到外磁场激励,再到Marx发生器和POS的工作,都通过电源电路及参数设计和时序脉冲触发控制而有序地进行。在介绍了轴向和角向两种外加磁场的同轴POS结构、触发控制同轴等离子体枪结构、脉冲发生主电路及其等效电路模型和触发控制脉冲时序后,仿真实验了设计参数的电路。结果表明该电源可以在紧凑一体化的设计原则之下实现Marx发生器初级脉冲的产生,再通过POS断路进一步压缩输出,从而得到较高的脉冲电压放大倍数。电源设计方法和仿真结果将可用于进一步发展面向新兴工业应用的重复频率功率脉冲电源。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 紧凑型功率脉冲电源 等离子体枪 电感储能 MARX发生器 重复频率

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