本書綜述國際上脈沖功率技術和相關研究領域的主要進展，重點討論脈沖功率系統(tǒng)基本概念、組成及其系統(tǒng)應用等內容。本書共12章，第1~5章概述脈沖功率源系統(tǒng)的基本組成單元；第6、7章論述脈沖功率系統(tǒng)應用；第8、9章介紹絕緣介質的電擊穿；第10章介紹脈沖電壓和電流測量；第11~12章介紹電磁兼容、電磁干擾及其抑制技術等內容。
本書可供脈沖功率技術相關科研人員參考，也適用于等離子物理及其應用、高壓絕緣和電力系統(tǒng)工程、大功率電磁學、粒子束以及電磁兼容等領域的科研人員。
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863計劃項目"電磁發(fā)射多物理場作用機理研究"的課題的負責人，編號2011AA8091002C
目錄
叢書序
譯者序
前言
致謝
作者簡介
引言1
信息來源4
參考文獻5
第1章 Marx發(fā)生器和類似Marx的電路6
1.1 簡單Marx發(fā)生器的工作原理6
1.1.1 Marx發(fā)生器充電周期7
1.1.2 Marx發(fā)生器的建立8
1.1.3 Marx發(fā)生器的放電周期11
1.1.4 負載對Marx發(fā)生器放電的影響13
1.2 脈沖發(fā)生器18
1.2.1 精確解18
1.2.2 近似解20
1.2.3 分布式波前電阻21
1.3 分布電容對Marx發(fā)生器運行的影響22
1.3.1 分布電容引起的分壓23
1.3.2 分布電容的利用24
1.3.3 級間耦合電容的影響25
1.4 增強觸發(fā)技術27
1.4.1 電容耦合27
1.4.2 電阻耦合28
1.4.3 電容和電阻耦合的Marx發(fā)生器29
1.4.4 麥克斯韋Marx發(fā)生器30
1.5 復雜Marx發(fā)生器的示例31
1.5.1 Hermes-Ⅰ和Hermes-Ⅱ31
1.5.2 PBFA和Z裝置33
1.5.3 Aurora Marx發(fā)生器34
1.6 Marx發(fā)生器的發(fā)展35
1.6.1 Marx-PFN發(fā)生器35
1.6.2 螺旋線Marx發(fā)生器38
1.7 其他設計考慮39
1.7.1 充電電壓和級數(shù)39
1.7.2 絕緣系統(tǒng)40
1.7.3 Marx電容器的選擇40
1.7.4 Marx開關41
1.7.5 Marx電阻41
1.7.6 Marx觸發(fā)42
1.7.7 重復脈沖運行43
1.7.8 電路建模44
1.8 Marx發(fā)生器類的電壓放大電路45
1.8.1 螺旋線發(fā)生器45
1.8.2 時間隔離傳輸線電壓倍增器47
1.8.3 LC反相發(fā)生器47
1.9 設計示例51
參考文獻54
第2章 脈沖變壓器58
2.1 Tesla變壓器58
2.1.1 等效電路和設計公式58
2.1.2 雙諧振和波形59
2.1.3 失諧與波形60
2.1.4 三重諧振與波形61
2.1.5 空載和波形62
2.1.6 結構和布局62
2.2 傳輸線變壓器63
2.2.1 錐形傳輸線變壓器63
2.3 電磁感應70
2.3.1 直線脈沖變壓器71
2.3.2 感應腔72
2.3.3 直線型變壓器驅動源73
2.4 設計示例77
參考文獻80
第3章 脈沖形成線83
3.1 傳輸線83
3.1.1 一般傳輸線關系85
3.1.2 傳輸線脈沖發(fā)生器86
3.2 同軸脈沖形成線87
3.2.1 基本設計關系87
3.2.2 最大電壓下的最優(yōu)阻抗89
3.2.3 最大能量存儲下的最優(yōu)阻抗89
3.3 Blumlein PFL90
3.3.1 瞬態(tài)電壓和輸出波形91
3.3.2 同軸型Blumlein PFL93
3.3.3 層疊型Blumlein PFL94
3.4 徑向傳輸線96
3.5 螺旋傳輸線98
3.6 PFL性能參數(shù)99
3.6.1 電擊穿99
3.6.2 介電強度100
3.6.3 介電常數(shù)106
3.6.4 自放電時間常數(shù)106
3.6.5 PFL開關107
3.7 脈沖壓縮107
3.7.1 中間儲能電容器108
3.7.2 電壓斜坡和雙脈沖開關109
3.7.3 Z裝置的脈沖壓縮110
3.8 設計示例113
參考文獻118
第4章 閉合開關122
4.1 火花間隙開關122
4.1.1 電極幾何結構124
4.1.2 火花開關等效電路127
4.1.3 火花開關特性131
4.1.4 火花開關中的均流141
4.1.5 觸發(fā)式火花開關145
4.1.6 特殊幾何結構的火花開關160
4.1.7 火花開關中使用的材料164
4.2 氣體放電開關167
4.2.1 偽火花開關167
4.2.2 閘流管171
4.2.3 引燃管174
4.2.4 速調管175
4.2.5 放射性同位素輔助觸發(fā)的微型火花開關176
4.3 固體電介質開關176
4.4 磁開關177
4.4.1 磁滯回線178
4.4.2 磁芯尺寸179
4.5 固態(tài)開關180
4.5.1 晶閘管類開關182
4.5.2 晶體管類開關187
4.6 設計示例188
參考文獻192
第5章 斷路開關204
5.1 典型電路204
5.2 等效電路206
5.3 斷路開關的參數(shù)206
5.3.1 導通時間207
5.3.2 用于閉合開關的觸發(fā)源207
5.3.3 用于斷路開關的觸發(fā)源207
5.3.4 關斷時間207
5.3.5 介電強度恢復速率208
5.4 斷路開關的性能208
5.4.1 爆炸熔斷器開關208
5.4.2 電子束控制開關216
5.4.3 真空滅弧室225
5.4.4 爆炸開關229
5.4.5 爆炸等離子體開關230
5.4.6 等離子體熔蝕開關231
5.4.7 高密度等離子體焦點231
5.4.8 等離子體內爆開關232
5.4.9 反射開關233
5.4.10 正交場管234
5.4.11 其他236
5.5 設計示例236
參考文獻238
第6章 吉瓦級至太瓦級脈沖功率裝置244
6.1 電容儲能245
6.1.1 初級電容儲能245
6.1.2 初級-中級電容儲能246
6.1.3 初級-中級-快速電容儲能247
6.1.4 Marx發(fā)生器并聯(lián)249
6.1.5 最佳性能的脈沖形成線要求249
6.2 電感儲能系統(tǒng)251
6.2.1 初級電感儲能251
6.2.2 串級電感儲能251
6.3 磁脈沖壓縮253
6.4 感應電壓疊加器255
6.5 直線感應加速器256
6.5.1 磁感應直線加速器256
6.5.2 脈沖感應直線加速器257
6.5.3 自感應直線加速器259
6.6 設計示例260
參考文獻265
第7章 電容器組的能量存儲267
7.1 基本公式267
7.1.1 情況1：無損(無阻尼)電路(ξ=0)269
7.1.2 情況2：過阻尼電路(.>1)270
7.1.3 情況3：欠阻尼電路(ξ<1)271
7.1.4 情況4：臨界阻尼電路(ξ=1)271
7.1.5 電路響應的比較272
7.2 電容器組的電路拓撲273
7.2.1 低儲能電容器組的等效電路273
7.2.2 高儲能電容器組的等效電路275
7.3 充電電源276
7.3.1 恒定電壓(電阻性)充電276
7.3.2 恒定電流充電277
7.3.3 恒定功率充電278
7.4 電容器組的組件279
7.4.1 儲能電容器279
7.4.2 觸發(fā)器283
7.4.3 傳輸線285
7.4.4 饋電288
7.5 安全性288
7.6 典型的電容器組配置292
7.7 設計示例293
參考文獻295
第8章 氣體擊穿298
8.1 氣體動力學理論298
8.1.1 中性氣體動力學理論298
8.1.2 氣體電離的動力學理論304
8.2 擊穿的早期實驗310
8.2.1 Paschen定律310
8.2.2 Townsend實驗311
8.2.3 Paschen定律修正313
8.2.4 電子崩316
8.3 火花放電形成機理318
8.3.1 Townsend放電318
8.3.2 流注理論323
8.4 電暈放電334
8.5 偽火花放電335
8.5.1 預擊穿機制336
8.5.2 擊穿機制336
8.6 SF6 擊穿特性337
8.6.1 電極材料337
8.6.2 電極表面積和表面光潔度338
8.6.3 間隙距離和高氣壓339
8.6.4 支撐絕緣子339
8.6.5 導電顆粒對氣體的污染340
8.7 絕緣優(yōu)化設計341
8.7.1 圓柱結構341
8.7.2 球體結構345
8.8 設計示例346
參考文獻350
第9章 固體、液體和真空中的電擊穿355
9.1 固體355
9.1.1 固體擊穿機制355
9.1.2 改善固體絕緣子性能的方法362
9.2 液體365
9.2.1 液體擊穿機理365
9.2.2 氣泡形成的機理367
9.2.3 水擊穿特性368
9.2.4 改善液體電介質性能的方法369
9.3 真空370
9.3.1 真空擊穿機理371
9.3.2 改善真空絕緣性能的方法374
9.3.3 三結合點處的處理377
9.3.4 真空磁絕緣377
9.3.5 真空中固體表面的閃絡380
9.4 復合電介質386
9.5 設計示例388
參考文獻392
第10章 脈沖電壓和電流的測量398
10.1 脈沖電壓測量398
10.1.1 火花間隙398
10.1.2 峰值電壓表401
10.1.3 分壓器402
10.1.4 電光技術413
10.1.5 反射衰減器418
10.2 脈沖電流測量419
10.2.1 分流器419
10.2.2 羅戈夫斯基線圈424
10.2.3 B-dot探頭428
10.2.4 電流互感器429
10.2.5 磁光電流傳感器429
10.3 設計示例433
參考文獻436
第11章 電磁干擾和干擾抑制442
11.1 干擾耦合模式442
11.1.1 長傳輸線中的耦合442
11.1.2 共阻抗耦合444
11.1.3 接地平面上短傳輸線中的耦合445
11.2 電磁干擾抑制技術452
11.2.1 屏蔽體452
11.2.2 接地和接地回路457
11.2.3 電源線濾波器460
11.2.4 隔離變壓器462
11.3 屏蔽良好的設備拓撲463
11.3.1 高抗擾度測量系統(tǒng)463
11.3.2 自由場測量的抗干擾技術465
11.4 設計示例465
參考文獻470
第12章 電磁干擾抑制的拓撲結構474
12.1 拓撲設計475
12.1.1 串聯(lián)結構475
12.1.2 并聯(lián)結構476
12.2 屏蔽體的端口478
12.2.1 接地的必要性478
12.2.2 導體接地478
12.2.3 接地導體479
12.2.4 電纜481
12.3 孔縫481
12.4 擴散透射性483
12.4.1 腔內場485
12.4.2 單面端口設計488
12.4.3 擴散滲透引起的電壓489
12.5 設計示例489
參考文獻491
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