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基于环氧玻纤板的横向S型固态平板折叠线特性研究

作　者: 李祥伟
导　师: 常安碧
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 核技术及应用
关键词: FR-4环氧玻璃纤维布板固态线平板折叠线耐压寿命多电极平板线
分类号: TN78
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

小型化固态脉冲功率源技术是脉冲功率技术的发展方向之一。固态脉冲形成线以高耐压强度、高储能密度、低介电损耗等优点成为了固态脉冲功率源技术的发展热点。FR-4环氧玻璃纤维布板材料具有稳定的介电常数、高耐压强度、低介电损耗、良好的加工特性,是制作固态形成线的理想材料。本文制作了基于FR-4环氧玻璃纤维布板材料的横向S型固态平板折叠线,研究了材料特性以及结构对固态线耐压、寿命以及输出波形的影响。本文研究的内容,对于固态线的小型化设计以及应用具有较好的指导意义。本论文研究的主要内容及结果如下：1.依据平板折叠线理论,采用理论分析与仿真计算相结合的方法,分析了电极边缘场效应对特征阻抗的影响,得到了d<W<20d时平板折叠线的特征阻抗近似公式。2.针对固态线的耐压特性与寿命问题,开展了实验研究。实验表明固态线体击穿场强受面积和厚度的影响,击穿场强与固态线体积近似满足VE=E0/N1/B。随着工作电压的降低,固态线寿命增长趋势低于幂指数增长；固态线中的空隙缺陷可能是其寿命降低的主要原因。3.采用仿真分析与实验研究相结合的方法,研究了变压器油中沿面闪络电痕发展规律以及内屏蔽导体对形成线中电场的优化作用。实验表明：工作电压越高,电痕发展速度越快；且随着电痕长度的增长,电痕的发展速度也在加快。电磁仿真结果表明：处于传输介质中间、面积大于电极的内屏蔽导体可以较好的优化电场分布,且不影响固态线的传输特性。4.采用电磁仿真与实验研究相结合的方法,研究了匝间距对横向S型固态线输出波形的影响。研究表明：当匝间距较小时,易发生匝间击穿,造成输出波形产生“毛刺”甚至畸变；对工作电压50kV的平板折叠线,匝间距应超过7mm。5.在此基础上,本文中设计了一种六电极固态平板折叠线模块,模块设计耐压200kV、脉宽120ns、阻抗5.35Ω。充电50kV,在匹配负载上获得了较好的输出波形。

基于环氧玻纤板的横向S型固态平板折叠线特性研究

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