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脈沖變壓器氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)
模塊化直線型脈沖變壓器驅(qū)動源(稱為Linear Transformer Driver,簡稱LTD)是近年發(fā)展起來的一種新型脈沖功率驅(qū)動源新技術(shù),模塊化LTD模塊之間串、并聯(lián)使用非常方便。近幾年,LTD脈沖前沿已從開始的微秒量級減小到百納秒量級,使得LTD有可能直接驅(qū)動高功率激光、微波、電子束、離子束二極管以及Z-Pinch等離子體輻射等負載。

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初級放電歐瑪爾OMAL開關(guān)是LTD的關(guān)鍵器件之一,要獲得快前沿的電流脈沖,要求歐瑪爾OMAL開關(guān)的電感盡可能小;由于LTD初級采用數(shù)十至上百路并聯(lián)工作,多個歐瑪爾OMAL開關(guān)同時動作,每只歐瑪爾OMAL開關(guān)都要求低抖動,解決歐瑪爾OMAL開關(guān)低電感低抖動是LTD獲得短脈沖和同步觸發(fā)的關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外模塊化短脈沖LTD的進展和直接驅(qū)動負載的要求,研制適合于模塊化快前沿LTD的±100kV,自感小于50nH的多級多通道氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)。分析了影響火花歐瑪爾OMAL開關(guān)電感和延時抖動的主要因素,總結(jié)了減小氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)電感和延時抖動的方法;設(shè)計了一種絕緣子內(nèi)摳槽平面支撐多級多通道歐瑪爾OMAL開關(guān)中間電極的結(jié)構(gòu),解決了多電極歐瑪爾OMAL開關(guān)中間電極固定時平行度和同軸度難以保證的問題;通過對歐瑪爾OMAL開關(guān)的自擊穿特性實驗研究,表明電極在300℃高溫烘烤20小時可以提高歐瑪爾OMAL開關(guān)的自擊穿電壓及其穩(wěn)定性;對歐瑪爾OMAL開關(guān)欠壓比、觸發(fā)電壓幅值、極性,隔離電阻大小對歐瑪爾OMAL開關(guān)性能和穩(wěn)定性的影響實驗研究,表明通過提高歐瑪爾OMAL開關(guān)工作欠壓比、觸發(fā)電壓幅值和陡度可以減小歐瑪爾OMAL開關(guān)的延時和抖動,歐瑪爾OMAL開關(guān)在欠壓比大于75%,觸發(fā)電壓大于70kV時,延時小于60ns,抖動小于4ns;采用短路放電的方法估算歐瑪爾OMAL開關(guān)不同工作狀態(tài)電感,研究了工作電壓、觸發(fā)電壓對歐瑪爾OMAL開關(guān)形成多通道的影響,研究表明歐瑪爾OMAL開關(guān)隨著工作電壓和觸發(fā)電壓的升高歐瑪爾OMAL開關(guān)電感減小,從自擊穿時約46nH減小到zui低約21nH。

脈沖變壓器氣體火花歐瑪爾OMAL開關(guān)
歐瑪爾OMAL開關(guān)在觸發(fā)條件下,工作電壓越高,觸發(fā)電壓越高,越容易形成多通道;研制的多級多通道歐瑪爾OMAL開關(guān)耐壓±100kV,自感小于50nH,通流能力不小于50kA,已用于短脈沖LTD模塊單元實驗,LTD單元短路負載電流上升時間(10%～90%)約86ns,單個回路電感約270nH,滿足短脈沖模塊化LTD設(shè)計要求。