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爆磁压缩发生器模拟装置研究 |
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【摘要】：爆磁压缩发生器(FCG)是一种将炸药的化学能转化为电磁能的单次使用装置。FCG模拟装置的研制,为减少FCG的实验次数提供了一种十分有效、可靠的方法,对FCG的应用研究具有十分重要的意义。本文研究了两种FCG模拟装置的方案,一种是多开关延时触发型FCG模拟装置方案,另一种是单开关LC网络型FCG模拟装置方案。论文对两种FCG模拟装置方案进行了理论分析、Pspice电路仿真和灰色关联分析,研制了单开关LC网络型FCG模拟装置并开展了驱动负载的实验研究。首先,研究了多开关延时触发型FCG模拟装置方案并对其可行性进行了分析。该方案由高压脉冲电容器和一个由多路气体火花隙开关及电感构成的网络构成,网络中的各个开关由多路延时高压触发器来控制。灰色关联分析表明,通过选取合适的回路参数,FCG模拟装置输出的模拟电流波形曲线与被模拟的FCG输出的实际电流波形曲线可以具有较高的相似度。分析表明该方案对气体火花隙开关的延时触发精度要求较低,各开关的抖动对FCG模拟装置的输出特性影响较小,是一种可行的FCG模拟装置方案。然后,提出了单开关LC网络型FCG模拟装置方案并研制了一个模拟装置。该方案是由一个高压脉冲电容器提供初始能源,通过一个火花隙开关对一个LC网络放电,进而对电感负载放电并在电感负载上获得所需要的波形,以此来实现对FCG输出电流波形在上升阶段的准确模拟。在理论分析、电路仿真和灰色关联分析的基础上,选取了一组合适的回路参数。利用实验室现有条件,搭建了一个单开关LC网络型FCG模拟装置实验平台,进行了初步的实验研究。实验结果表明,当FCG的负载电感值为2.6μH时,单开关LC网络型FCG模拟装置输出的模拟电流波形与被模拟的FCG输出的实际电流波形在上升阶段吻合较好;理论和实验都表明:当电感负载在2μH与4μH之间变化时,模拟装置输出的模拟电流波形与被模拟的FCG输出的理论电流波形吻合的较好。最后,利用研制的单开关LC网络型FCG模拟装置驱动实验室现有的一台强流相对论电子束加速器进行了实验研究,实验结果与被模拟的FCG驱动该加速器的模拟结果、计算结果吻合较好,且实验结果重复性较好,模拟装置运行稳定、可靠,进一步证明了单开关LC网络型FCG模拟装置方案的可行性。
【关键词】：爆磁压缩发生器模拟装置 电路仿真 灰色关联度 曲线相似度 高压脉冲电容器 脉冲变压器 脉冲形成线
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM83
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