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高压纳秒脉冲的形成及其大气压下放电特性的研究

作　者: 宗泽源
导　师: 施芸城
学　校: 东华大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 高压脉冲纳秒脉冲磁压缩大气压放电纳秒放电特性
分类号: O53
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

利用高压纳秒脉冲放电产生低温等离子体是近年来低温等离子体领域的研究热点。低温等离子体以其低温的特点和良好的可控性在材料处理、污染处理和消毒杀菌的领域有着得天独厚的优势。而利用高压纳秒脉冲放电产生的等离子体具有均匀、稳定、活性粒子浓度高的特点。目前产生高压纳秒脉冲的高压源以Marx发生器和脉冲形成线结合为主。本文研制的高压纳秒脉冲电源使用脉冲电容放电,并用脉冲变压器升压,最后使用磁压缩网络陡化脉冲前沿的方式在国内还鲜有报到。论文的研究内容主要包括以下几个方面：1.提出了高压纳秒脉冲电源的整体设计方案,使用大功率IGBT模块控制脉冲电容进行大电流放电,通过升压变压器转换为高压脉冲,最后通过磁压缩网络陡化脉冲前沿。2.设计了用于产生低压大电流脉冲的低压部分电路,使电路的主回路能输出330V,630A的脉冲。同时设计了结合C型和RCD型吸收电路的IGBT过压保护电路,使IGBT在关断大电流时得到有效保护。3.通过对磁开关的原理分析和多级磁压缩的理论推导,制定了磁开关的设计原则。设计了针对磁开关工作环境的磁性材料动态特性参数的测量实验,得到磁芯材料的非饱和与饱和磁导率等参数。依据磁开关设计原则和磁性材料动态参数设计了一个三级磁压缩网络,使脉冲上升时间从12.38μs减小到88.14ns,压缩比约为140。4.使用研制的高压纳秒脉冲电源进行常压氩气流中放电,观察到单次放电由多个lOns以内的微放电组成。通过调节电极间距,结合测量的放电电流延时,估算出放电细丝的传递速度在105m/s量级。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 纳秒脉冲气体放电研究进展  10-11
  1.2 高功率脉冲技术  11-13
  1.3 脉冲功率系统中磁开关的应用  13-15
  1.4 本课题的主要研究工作  15-17
第二章高压纳秒脉冲电源的整体设计及低压部分和控制电路的设计和实验  17-36
  2.1 电源整体原理框架  17-18
  2.2 电源低压部分电路  18-30
  2.3 控制电路  30-34
  2.4 本章小结  34-36
第三章高压纳秒脉冲电源高压部分设计  36-53
  3.1 磁开关介绍  36-42
  3.2 磁性材料动态磁特性的测量  42-45
  3.3 高压部分磁压缩网络的设计  45-48
  3.4 磁开关磁芯复位  48-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章高压纳秒脉冲大气压下放电特性研究  53-59
  4.1 高压纳秒脉冲大气压下放电实验  53-57
  4.2 本章小结  57-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1 主要工作及成果  59-60
  5.2 今后工作展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

高压纳秒脉冲的形成及其大气压下放电特性的研究

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