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1、华中科技大学硕士学位论文高重复频率纳秒级陡脉冲电源的研制姓名：胡琼申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：刘克富20060323摘要非热等离子体在环境保护、灭菌消毒、表面改性、气体激光及国防领域具有广泛的潜在应用前景。其技术优势在于大部分能量被用来加速电子，产生活性粒子而等离子体整体温度接近室温。为了防止脉冲放电时等离子体中除电子以外的粒子不必要的加速，防止放电状态由辉光放电向弧光放电转化，希望提供的脉冲电源具有快速上升陡度（～1000V/ns）、相对窄的脉冲宽度（～100ns）和相
2、对高的重复频率（～1kHz）。本设计结合了电力电子技术和脉冲功率技术，提出了一种实现高压高重复频率纳秒级陡脉冲电源的方法，分两步来实现。首先利用晶闸管控制电容放电完成了脉冲从ms到µs的压缩，然后利用Blumlein传输线和自击穿气体开关完成了脉冲从µs到ns的压缩。其应用于介质阻挡放电产生高能高密度的非热等离子体，为飞机隐身机理研究提供主要能源。该电源输出脉冲电压峰值0～20kV，可调；重复频率0～2kHz，可调；脉冲上升前沿20ns，脉宽100ns。本文对这种高功率脉冲电源的工作原理，设计方
3、法做了详细的介绍；对电路各部分如储能电容充电、两级充放电回路、晶闸管驱动和保护、高频脉冲变压器、自击穿气体开关、Blumlein传输线等的原理和设计都做了详细的分析；建立了电路的PSpice仿真模型，进行了仿真计算；对电源电路系统各个部分的输入输出特性做了系统的试验研究和分析，给出了试验数据和波形；对仿真结果和试验结果作了比较分析，找出了电路的运行规律。对脉冲介质阻挡放电进行了仿真和试验，试验结果与仿真结果基本吻合。该电源经过了测试，达到了预期的指标，运行稳定可靠，并成功用于介质阻挡放电试验。最
4、后也对该电源的优化设计方案进行了展望。关键词：脉冲功率非热等离子体介质阻挡放电Blumlein传输线高重复频率ns级陡脉冲IAbstractNonthermalplasmawillbewidelyusedinpollutionabatement,disinfections,surfacemodification,biogascleaning,thus,itactivatesmanypeople’sinterest.Themainadvantageisthatmostoftheenergyisus
5、edtoacceleratetheelectronstoproduceactiveparticles,however,thetemperatureoftheplasmaisontheorderofroomtemperature.Inordertoavoidacceleratingtheparticles,exceptelectrons,andtoavoidtheglowdischargetransferringtoplasmaarc,thepulsedpowersupplysystemshoul
6、dprovidepulseswithgreatvoltagegradient(～1000V/ns),narrowpulseduration(～100ns),andhighrepetitionrate(～1kHz).Wepresentanewmethodtodevelopahighvoltageandhighrepetitionratenanosecondpulsegeneratorbycombiningpowerelectronicsandpulsedpowertechnology.Thereq
7、uiredtargetofthepowersupplyisrealizedbytwostapes.First,thecapacitordischargescontrolledbySCRcompletethepulsescompressionfrommillisecondtomicrosecond.Secondly,thepulsescompressionfrommicrosecondtonanosecondiscompletedbyBlumleintransmissionlinesandgass
8、parkswitch.ThepulsegeneratorcanbeusedinDielectricBarrierDischargetogeneratehighdensityandnonthermalplasma.Itisthemainenergysupplyfortheresearchofhiddenairplane.Voltagepulsesof0-20kVwitharisetimeof20ns,apulsedutationof100ns,apulserepetitionrateof0-2kH
