MARX放電電路脈沖成形技術(shù)的研究.pdf

1、Marx發(fā)生器最早應(yīng)用于高電壓專業(yè)中被用作沖擊電壓發(fā)生器，是高壓試驗中的常用設(shè)備。近年來由于脈沖功率技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在很多需要高功率脈沖的場合，都可以看到Marx發(fā)生器的身影。
　　激光推進(jìn)是當(dāng)今航天領(lǐng)域中的新興領(lǐng)域之一，由于其低成本、高效費比、環(huán)保的特點越來越受到人們的關(guān)注，并被認(rèn)為是小衛(wèi)星等輕載荷的理想發(fā)射方式。各國都很重視這方面的相關(guān)研究工作，其中作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的CO2高功率脈沖激光器已成為激光研究領(lǐng)

2、域的一個重要的研究方向。主要的研究目標(biāo)是提高激光器輸出激光的能量和重復(fù)頻率以滿足激光推進(jìn)技術(shù)的需求。因為Marx發(fā)生器具有輸出電壓峰值高、結(jié)構(gòu)較簡單、以脈沖模式工作等優(yōu)點，是激勵高功率CO2激光器的合適選擇。但是，傳統(tǒng)Marx發(fā)生器主要工作在間斷輸出的模式下，并不適合激光推進(jìn)領(lǐng)域高重復(fù)頻率工作模式的要求。
　　本文分析了激光推進(jìn)技術(shù)的技術(shù)特點及對高功率激光器的技術(shù)要求，針對激光器工作氣體激發(fā)的穩(wěn)定性控制和重復(fù)頻率的要求，給出了激光

3、器激勵電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對Marx發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作過程分析的基礎(chǔ)上，建立了Marx發(fā)生器的數(shù)學(xué)模型。通過計算機(jī)仿真，模擬了Marx發(fā)生器運行的基本過程。得出了限流電阻的損耗、充電時間、電容電壓、放電效率、放電脈沖上升時間等各個變量及參數(shù)之間的制約關(guān)系。
　　本文引入了由電感代替電阻的Marx發(fā)生器隔離方式。通過對電感隔離Marx發(fā)生器充電過程和放電過程進(jìn)行理論分析，建立了基于傳輸線理論的充電過程數(shù)學(xué)模型，給出了數(shù)學(xué)定量公式用以分

4、析充電過程的時間和作為充電電阻的配置原則。并利用拉氏變換，建立了放電模型并求解出時域過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式。通過建立Matlab仿真模型，分別對充電和放電過程進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，電感隔離Marx發(fā)生器充電過程電流波形為準(zhǔn)方波，電壓利用率高，充電時間短，充電電容電壓均衡。放電過程，隔離電感隔離效果顯著提高，旁路電流較小，放電過程迅速。
　　此外，在對主電路改進(jìn)的同時，本文對與Marx發(fā)生器的放電脈沖波形和重復(fù)頻率密切相關(guān)的其他方面（如