基于MARX原理的脉冲功率源技术75页PPT
基于Marx和LTD拓扑的全固态复合模式脉冲源的研制
基于Marx和LTD拓扑的全固态复合模式脉冲源的研制王昌金;姚陈果;董守龙;马剑豪;谭坚文【摘要】针对不同应用领域中负载阻抗的多样性,研制一种基于Marx和直线型变压器驱动源(LTD)拓扑的复合模式脉冲源.该脉冲源包含4个LTD模块,且每个LTD 模块由1个3级Marx电路组成.其主要优点是可以降低对隔离电源模块、触发同步性的要求,负载适应能力强,并且可使脉冲装置小型化.首先对该脉冲源拓扑结构和参数进行设计和理论计算,并采用PSpice软件验证其可行性,最后研制复合模式脉冲源的样机并测试其性能.该脉冲源采用MOSFET作为主开关,二极管作为隔离元件,用含锁相环功能的现场可编程门阵列(FPGA)产生控制信号.该脉冲源的输出脉冲参数:幅值为0～8 kV,脉宽为60～160 ns,脉宽步进可达1 ns,重复频率为1 kHz,上升沿约10 ns.通过FPGA产生相移控制信号对该脉冲源的每级进行单独控制,可实现对输出脉冲上升沿和下降沿的灵活调节.脉冲源采用模块化设计,可以通过增加模块数量方便地提高最大输出电压.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)013【总页数】9页(P3089-3097)【关键词】脉冲源;Marx;直线型变压器驱动源;固态开关;现场可编程逻辑门阵;列锁相环【作者】王昌金;姚陈果;董守龙;马剑豪;谭坚文【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400030【正文语种】中文【中图分类】TM8320 引言近年来，随着脉冲功率技术的快速发展和应用领域的不断拓宽，脉冲源在生物电脉冲治疗[1,2]、食品加工[3]、水处理[4]、等离子体产生[5]等领域的需求日渐增大。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用，旨在提高电子设备和系统的抗干扰能力，保障其正常运行。
二、MARX发生器概述MARX发生器是一种能够产生高电压、大电流的脉冲发生器。
其工作原理是通过多个电容器串联，形成一个高电压脉冲序列，然后通过开关放电，产生高能量的电磁脉冲。
MARX发生器具有高能量、高重复频率、高稳定性等优点，被广泛应用于电磁脉冲抗扰系统的设计。
三、电磁脉冲抗扰系统的设计1. 系统架构设计基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、耦合装置、测量与控制系统等部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，脉冲形成网络负责将脉冲整形，耦合装置将电磁脉冲引入被保护设备，测量与控制系统则负责监控整个系统的运行状态。
2. 关键部件设计（1）MARX发生器设计：根据系统需求，设计合适数量的电容器串联，以及适当的开关和充电电路，以产生满足要求的电磁脉冲。
（2）脉冲形成网络设计：采用适当的传输线和元件，将MARX发生器产生的脉冲进行整形，以满足被保护设备的抗干扰需求。
（3）耦合装置设计：根据被保护设备的特性和电磁脉冲的参数，设计合适的耦合装置，将被保护设备与电磁脉冲抗扰系统连接起来。
四、系统应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于军事、航空、航天、铁路、电力等领域的电子设备和系统中。
在军事领域，该系统可用于提高武器系统的抗干扰能力，保障其正常运行；在航空、航天领域，该系统可用于保护飞机、卫星等设备的电子系统免受电磁干扰；在铁路、电力等领域，该系统可用于提高铁路信号系统、电力系统等关键设施的抗干扰能力，保障其安全稳定运行。
五、实验结果与分析通过实验验证，基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统具有以下优点：1. 高能量：MARX发生器能够产生高能量的电磁脉冲，满足不同设备的抗干扰需求。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为保护电子设备免受电磁干扰的重要手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统设计1. 系统概述本系统以MARX发生器为核心，通过产生高电压、大电流的电磁脉冲信号，对电子设备进行抗扰测试。
系统主要包括MARX 发生器、脉冲形成网络、能量输出电路、控制系统及测量装置等部分。
2. 核心部件设计（1）MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件，其作用是产生高电压、大电流的脉冲信号。
设计时需考虑其电压、电流的稳定性、可靠性及重复性等指标。
此外，还需考虑其与脉冲形成网络的配合，以确保脉冲信号的传输效率和准确性。
（2）脉冲形成网络设计脉冲形成网络用于将MARX发生器产生的脉冲信号进行整形和放大，以满足抗扰测试的需求。
设计时需考虑其响应速度、稳定性及抗干扰能力等因素。
3. 系统工作流程系统工作时，首先由控制系统发出指令，触发MARX发生器产生脉冲信号。
然后，脉冲信号通过脉冲形成网络进行整形和放大，再通过能量输出电路对电子设备进行抗扰测试。
在测试过程中，测量装置实时监测并记录数据，以便后续分析。
三、系统应用本系统可广泛应用于军事、航空、航天、船舶、电力等领域的电子设备抗扰测试。
在军事领域，可用于雷达、导弹制导等设备的抗干扰性能测试；在航空、航天领域，可用于飞机、卫星等设备的电磁兼容性测试；在船舶和电力领域，可用于船舶电力系统和变电站的电磁干扰防护。
四、实验与分析为验证本系统的性能，我们进行了多次实验。
实验结果表明，本系统能够产生稳定、可靠的电磁脉冲信号，且具有较高的重复性。
在抗扰测试中，本系统能够有效地模拟各种电磁干扰场景，为电子设备的抗干扰性能提供有力的测试手段。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及其实用性。
二、系统设计（一）系统架构基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、能量传输网络、抗扰装置和控制系统四部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，能量传输网络负责将脉冲能量传输至抗扰装置，控制系统则负责整个系统的控制和协调。
（二）MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件，其作用是产生高电压脉冲。
设计时需考虑其电压等级、脉冲宽度、重复频率等参数。
通过优化电路结构，提高MARX发生器的效率，降低能耗。
（三）能量传输网络设计能量传输网络负责将MARX发生器产生的脉冲能量传输至抗扰装置。
设计时需考虑传输效率、损耗、抗干扰能力等因素。
采用合适的传输介质和结构，确保能量传输的稳定性和可靠性。
（四）抗扰装置设计抗扰装置是本系统的关键部件，用于抑制电磁脉冲对电子设备和系统的干扰。
设计时需根据具体应用场景和需求，选择合适的抗扰方式和手段。
例如，可采用滤波、屏蔽、隔离等措施，提高设备的抗扰能力。
（五）控制系统设计控制系统负责整个系统的控制和协调，包括脉冲产生、传输、抗扰等过程的控制。
设计时需考虑控制精度、响应速度、稳定性等因素。
采用先进的控制技术和算法，确保系统的稳定运行和高效性能。
三、系统应用（一）军事领域应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统在军事领域具有广泛的应用前景。
例如，可用于军事装备的电磁防护，提高装备的抗干扰能力和作战性能。
同时，还可用于战场电磁环境监测和评估，为军事行动提供可靠的电磁环境保障。
（二）民用领域应用此外，该系统在民用领域也有广泛的应用。
例如，可用于电力、交通、通信等领域的电磁防护，提高设备和系统的稳定性和可靠性。
基于MARX原理的脉冲功率源技术
S22
S32
+
Time (50 ns/div)
S12 C2 S42
50 100 150
负 载
+ Ca1 S11
+ Cb1 S21
RB1 Tr1
S21
S31
+
S11 C1 S41
全固态Marx发生器驱动及短路保护
•固态Marx 发生器波形调节
电压过冲和上升沿校正
基于IGBT的单极性全固态Marx发生器
目录
1. 固态开关应用于脉冲功率的几个关键技术问题 2. 固态开关脉冲电压叠加技术 3. 固态开关脉冲压缩和陡化技术 4. 大电流固态开关在脉冲功率应用发展趋势
1. 固态开关应用于脉冲功率 几个关键技术问题
固态开关应用于脉冲功率的优势
1 可靠性高，稳定 2 使用寿命长 3 附加设备少，基本免维护 4 较高的重复频率
•固态开关Marx发生器负载能力
负载
负载
•电阻 ------ C对R 放电 •电容 ------ C1对C2充电 •电感 ------ C 对 L 谐振 或 C驱动变压器 •等离子体放电间隙（电弧放电）------ 短路保护 •介质阻挡间隙负载 ------ 充电+放电截止
单极性全固态Marx电路: 电感隔离
电流 3.5 kA 3 kA 6 kA 800 A 50 A 400 A 300 A 300 A 2 kA
额定频率 300 Hz 500 Hz 1 kHz 10 kHz 1 MHz 20 kHz 100 kHz 10 kHz 20-100 kHz
功率/ kW
随着额定功率的 增加频率降低
105
SCR
GTO
DnCn
加速器中的脉冲功率技术课程ppt(第2章)
参考：OrCADPSpiceAD9_21简明教程
6
Accelerator Lab of Tsinghua University
2.1 概述
第二章 脉冲功功率，积累起来得到一定的能量，然后将其以高得多的 功率释放到负载上。
3~4学时
3
Accelerator Lab of Tsinghua University
参考书目
Peter D. Pearce: Application of pulsed power technology in accelerators and industry, not published, 2006 S T Pai, Qi Zhang: Introduction to high power pulse technology, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1995 曾正中：《实用脉冲功率技术引论》，陕西科学技术出版社，2003 刘锡三：《高功率脉冲技术》，2005 韩旻：《脉冲功率技术基础》，清华大学电气工程与应用电子技术系，2002
tr I max
— 上升时间 — 峰值电流
现代大型脉冲功率装置的 K pr 已达到1018~1020 W/s ！
世界最大的发电站：
K pr Pmax tr Pmax T /4 4 f Pmax 4 50(Hz) 10 (W) 2 10
10 12
W/s
远低于脉冲功率装置所能达到的功率增长率。 TW级的束流功率并不能够使用传统的加速器得到 ！
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基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器【摘要】本文介绍了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的研究。
在分析了该领域的研究背景和问题意义。
在正文中，详细阐述了Marx发生器原理、脉冲变压器设计、高频高压微纳秒脉冲发生器性能测试、实验结果分析以及应用前景展望。
结尾部分对Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的可行性进行了讨论，并提出了未来研究方向。
总结了本文的研究成果。
通过本文的研究，展示了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的潜在应用前景，为相关领域的研究提供了新的思路和方法。
【关键词】Marx发生器、脉冲变压器、高频高压微纳秒脉冲发生器、性能测试、实验结果分析、应用前景、可行性、未来研究方向、总结、脉冲技术、高压技术、微纳秒脉冲、电子器件。
1. 引言1.1 研究背景高频高压微纳秒脉冲发生器在科学研究和工程应用中起着重要作用，它可以生成高频高压的脉冲信号，适用于等离子体物理、激光技术、医学诊断等领域。
传统的脉冲发生器存在体积大、功耗高、工作频率低等问题，难以满足现代高频高压脉冲应用的需求。
结合Marx发生器和脉冲变压器的设计思路，将能够实现高频高压微纳秒脉冲发生器的小型化、高效化和高可靠性。
本文将重点研究Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的设计原理和性能测试，探讨其在等离子体物理、激光技术等领域的应用前景，为未来相关研究提供参考。
1.2 问题意义高频高压微纳秒脉冲发生器在科研和工程应用中具有重要意义。
随着科技的不断发展，对更高频率、更高压力和更短脉冲宽度的要求越来越高。
目前市面上的脉冲发生器往往存在频率较低、压力较小、波形不稳定等问题，无法满足实际需求。
研发基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器具有重要的现实意义。
在科研领域，高频高压微纳秒脉冲发生器可以被广泛应用于等离子体物理研究、电子束加速器、强激光器驱动等领域。
通过精确地控制脉冲频率、脉冲宽度和脉冲幅度，研究人员可以开展更深入的实验研究，从而推动相关科学领域的发展。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的快速发展，电磁脉冲干扰问题日益突出，对电子设备的正常运行构成了严重威胁。
为应对这一问题，本文提出了一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统设计，并详细探讨了其应用及实施效果。
二、MARX发生器简介MARX发生器是一种高压脉冲发生器，其基本原理是通过级联的电容器组和触发电路，产生高电压、大电流的电磁脉冲。
这种发生器具有输出脉冲幅度高、重复频率可调、能量可调等优点，因此在电磁脉冲抗扰系统中具有广泛的应用前景。
三、电磁脉冲抗扰系统设计1. 系统架构设计本系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、信号处理模块、控制模块和输出设备等部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压、大电流的电磁脉冲；脉冲形成网络用于调整脉冲的宽度和形状；信号处理模块负责对接收到的信号进行滤波、放大和整形等处理；控制模块则负责整个系统的控制和协调。
2. 关键技术及参数设计（1）MARX发生器的设计：根据系统需求，选择合适的电容器组和触发电路，确保输出脉冲的幅度、重复频率和能量等参数满足要求。
（2）脉冲形成网络的设计：采用适当的电路结构和参数，使脉冲宽度和形状满足抗扰需求。
（3）信号处理模块的设计：选用高性能的滤波器、放大器和整形电路，确保信号处理的准确性和可靠性。
（4）控制模块的设计：采用微处理器或FPGA等控制器件，实现系统的自动化控制和数据处理。
四、系统应用本电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于电力、交通、通信、军事等领域，对提高电子设备的抗干扰能力和可靠性具有重要意义。
具体应用场景包括：1. 电力行业：可用于变电站、输电线路等电力设备的电磁干扰防护，提高电力系统的稳定性和安全性。
2. 交通行业：可用于铁路、地铁等交通设备的电磁干扰防护，确保交通设备的正常运行和乘客的安全。
3. 通信行业：可用于基站、交换机等通信设备的电磁干扰防护，提高通信质量和可靠性。
4. 军事领域：可用于雷达、导弹等军事设备的电磁干扰防护，提高军事设备的作战能力和生存能力。
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43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
基于MARX原理的脉冲功率源技术
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹