基于PFN-Marx技术的紧凑型重频脉冲功率源.pdfVIP

第

36

卷第

5

期强

激

光

与

粒

子

束Vol.

36，No.

5

2024

年

5

月HIGH

POWER

LASER

AND

PARTICLE

BEAMSMay，2024

·高功率微波与强电磁脉冲·

*

基于PFN-Marx技术的紧凑型重频脉冲功率源

伍友成，

冯传均，

付佳斌，

戴文峰，

曹龙博

（中国工程物理研究院

流体物理研究所，脉冲功率科学与技术重点实验室，四川

绵阳

621900）

摘

要：

针对低磁场相对论磁控管高功率微波器件实验驱动需求，对基于脉冲形成网络（PFN）储能的高

功率脉冲产生技术进行了研究。为了使其结构紧凑且具有较好的输出脉冲波形，设计了半环形PFN脉冲形成

单元，两个半环形带状PFN与一体化开关、绝缘盘组成圆环形高压脉冲产生模块。PFN脉冲形成单元由13个陶

瓷电容与半环形金属电极板构成，多个高压脉冲产生模块同轴层叠，所有开关导通后各模块PFN串联放电，产

生快前沿高功率方波脉冲，再通过对触发开关和充电电源的同步控制实现重频工作。采用电磁仿真软件对

PFN物理结构进行优化设计，研制的高压脉冲产生模块充电51

kV在负载8.5

Ω上输出电压峰值49.6

kV、脉冲半

高宽108

ns、脉冲前沿14

ns、平顶（90%～90%）74

ns，具有较好的方波特性；11个高压脉冲产生模块层叠集成为

1个22级紧凑PFN-Marx装置，在充电51

kV的条件下，84

Ω负载上获得峰值516

kV的高电压脉冲输出，半高宽

104

ns、平顶63

ns、脉冲前沿11

ns，实现了20

Hz连续15

s重频稳定工作，输出波形完全一致。

关键词：

脉冲形成网络；Marx发生器；脉冲功率；重复频率；紧凑

中图分类号：

TM833

文献标志码：

A

doi:

10.11884/HPLPB202436.230354

A

compact

PFN-Marx

repetitive

pulsed

power

source

Wu

Youcheng，

Feng

Chuanjun，

Fu

Jiabin，

Dai

Wenfeng，

Cao

Longbo

（KeyLaboratoryofPulsedPower,InstituteofFluidPhysics,CAEP,P.O.Box919-108,Mianyang621900,China）

Abstract：

A

compact

repetitive

pulse

power

source

is

developed

as

an

experimental

platform

for

high

power

relativistic

magnetron

with

low

magnetic

field.

To

obtain

better

output

pulse

waveform

with

a

compact

structure,

the

pulsed

power

sour