朱雨翔　兰　生（福州大学电气工程与自动化学院，福州　350108）



基于磁开关的低频高压脉冲电源的设计与仿真

朱雨翔兰生
（福州大学电气工程与自动化学院，福州350108）

摘要为了实现纳秒级快前沿高压脉冲，设计了基于磁开关的低频高压脉冲电源。通过电容充放电时间常数与磁开关相配合，最终输出连续纳秒级低频高压脉冲。应用saber电路仿真软件中分析和搭建多级低频高压脉冲电路仿真模型，通过仿真分析各级电容器的电压波形得知，磁开关将高压脉冲从3.2μs压缩至20ns，输出脉冲峰值从初始10kV上升至30kV，最终输出100Hz的连续低频高压脉冲。

关键词：脉冲功率；磁开关；Saber；低频高压脉冲

Design and Simulation of a Low Frequency High Voltage Pulse Source based on the Theory of Magnetic Pulse Compression

Zhu YuxiangLan Sheng
（College of Electrical Engineering and Automation， Fuzhou University， Fuzhou350108）

Abstract In order to realize the high voltage nanosecond pulse， designed a low frequency high voltage pulse source based on the theory of， magnetic pulse compression. With constant of the capacitor charge and discharge and the magnetic switch， the experimental results show the continuous low frequency high voltage nanosecond pulse. to analysis and establishment the model of multistage and low frequency high voltage pulse， the model is presented based on the Saber software， From the experimental results and voltage waveform of all capacitor， high voltage pulse rise time from 3.2μs to 20ns， achieve treble pulse peak voltage and designed 100Hz low frequency high voltage pulse.

Keywords：pulsed power; magnetic pulse compressor; saber; low frequency high voltage pulse source

近年来，随着脉冲功率开关技术的发展和储能系统的改进，已被广泛应用于粒子束、医疗技术、脉冲激光器等研究领域。功率开关技术其关键技术之一是脉冲陡化技术。在高功率脉冲发生器里，开关是最重要的器件之一，并且对拥有纳秒级陡化技术对开关的要求非常高。相对于传统的火花间隙开关、真空开关等，磁开关利用电感饱和来实现工作状态转换，不存在消电离和电极烧蚀等问题，磁开关在纳秒级高压脉冲电源中具有重要的前景和应用价值[1-3]。

磁开关[4-5]在电路中的主要功能是对脉冲进行压缩，以及配合电容的充放电时间常数对脉冲波形进行锐化。要实现压缩脉冲波形的目的，关键因素之一是磁开关磁心的选择。通过所选择的高矩形比磁滞回线的磁心以及磁开关的磁心面积来确定磁心匝数，并确定磁开关非饱和时间即磁脉冲压缩时间；……