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　　书书书第２２卷第４期２０１０年４月强激光与粒子束Ｖｏ ｌ．２２， Ｎｏ．４Ａｐ ｒ．，２０１０Ｈ ＩＧＨ ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴ ＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ文章编号：１００１ ４３２２（２０１０）０４ ０８９７ ０４“强光一号”加速器电路模拟与分析黄涛，丛培天，张国 伟，王亮平，张信军，呼义翔（西北核技术研究所， 西安７１００２４） 摘要：估算了“强光一号”加速器脉冲 变压器、传输线、水开关等部分的电 路参数， 建立了 非线性磁芯电路模型和脉冲 功率源电 路模型， 进行了 硅钢磁芯特性实验、直线脉冲 变压器模块和 加 速器的 电 路模拟 ， 模拟 结果与实验结果吻合较好。 计算表明 ， 当前运行状态下直线脉冲 变压器磁芯并没有达到励磁饱和状态， 若将初 级储能电 容由２．８μＦ改为４．０μＦ， 充电３５ ｋＶ不影响加速器...

　　书书书第２２卷第４期２０１０年４月强激光与粒子束Ｖｏ ｌ．２２， Ｎｏ．４Ａｐ ｒ．，２０１０Ｈ ＩＧＨ ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴ ＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ文章编号：１００１ ４３２２（２０１０）０４ ０８９７ ０４“强光一号”加速器电路模拟与分析黄涛，丛培天，张国 伟，王亮平，张信军，呼义翔（西北核技术研究所， 西安７１００２４） 摘要：估算了“强光一号”加速器脉冲 变压器、传输线、水开关等部分的电 路参数， 建立了 非线性磁芯电路模型和脉冲 功率源电 路模型， 进行了 硅钢磁芯特性实验、直线脉冲 变压器模块和 加 速器的 电 路模拟 ， 模拟 结果与实验结果吻合较好。 计算表明 ， 当前运行状态下直线脉冲 变压器磁芯并没有达到励磁饱和状态， 若将初 级储能电 容由２．８Ｆ改为４．０Ｆ， 充电３５ ｋＶ不影响加速器输出 参数， 而且为加速器进一步增加储能、提高输出指标奠定基础。 关键词 ：“强光一号”加速器；直线脉冲 变压器；磁芯；传输线 中 图分类号： ＴＭ ８３５； ＴＬ ５０３ 文献标志码： Ａ 犱 狅 犻：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ ２０１０２２０４．０８９７ “强光一号”是一台 强流脉冲电 子束加速器， 它能够产生前沿小于１００ ｎ ｓ、幅值约２ ＭＡ的大电 流 脉冲［１］。深入掌握装置中每个器件的技术参数指标及其在加速器运行中的工作状态， 对于挖掘它们的工作潜力 、进一步提高加速器脉冲功率源输出 指标有重要的意义。 直线脉冲 变压器（ＬＴＤ） 和水介质传输线是加 速器能量耦合与脉冲成形的重要部件， 有必要了解它们不同的运行状态对加速器输出 参数的影响［２］。 “强光一号”加速器主要由 直线脉冲变压器、水介质传输线、开关以 及二极管负 载组成， 本文主要是建立ＬＴＤ和传输线电 路模型， 深入分析它们的工作原理及性能， 模拟 “强光一号”加速器电 路的工作过程， 并对结果进行分析总结。１加速器组成及工作原理 “强光一号”加速器包括脉冲功率源和二极管负 载两部分（见图１）， 脉冲功率源主要由ＬＴＤ、脉冲 传输线、多种高功率开关和触发、充电 、控制等系统组成。 ＬＴＤ是加 速器的初级储能装置， 同 时也能够产生一个ｓ级的初始电 流脉冲， 为中间储能电 容充电 。 低阻抗的水介质同轴传输线主要起到中间储能、脉冲形成和输出 的作用。 通过ＬＴＤ和水传输线的作用， 能够在二极管负载产生百纳秒脉宽的电 压脉冲。 ＬＴＤ由３０组相同模块串 联而成， 其电 路原理如 图２所示，犆１， ，犆狀是每个模块的储能电 容， 电 容值２．８Ｆ，异性充电 的两个电 容通过同轴电 缆串 联对磁芯放电 ，Ｋ为场畸变气体火花放电 开关［３］， 每组磁芯初级有两个放电 回路，犆Ｈ是负 载电 容即中 储电 容。 ＬＴＤ的基本工作原理是： 初级储能电 容器并联充电 ， 然后通过触发气体开关使各组电 容器同时对狀组初级线圈放电 ， 进而通过电 磁耦合按１∶ １变压器原理在次级线圈上形成高电 压、高功率脉冲。Ｆ ｉｇ．１ Ｂ ｌｏ ｃｋｏ ｆ Ｑ ｉ ａｎｇｇｕ ａｎ ｇ Ⅰ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔｏ ｒ图１“强光一号”加速器结构Ｆ ｉｇ．２ Ｃ ｉ ｒ ｃｕ ｉ ｔｏ ｆ ＬＴＤ图２ ＬＴＤ的电 路原理图２非线电 路模型 由 电 路仿真软件Ｐ ｓｐ ｉ ｃ ｅ中通用元器件组成的非线性磁芯模型能够模拟磁芯的饱和、磁滞及损耗等３个主收稿日 期：２００９ １１ ０６； 修订日 期：２０１０ ０２ ０８基金项目 ： 西北核技术研究所基金项目 （１１０３０９０３）作者简介 ： 黄涛（１９８０ ） ， 男 ， 硕士， 助研， 主要从事脉冲 功率技术研究；ｈｕ ａｎ ｇ ｔ ０３０５＠１６３．ｃｏｍ。