《高功率重複脈衝開關的關鍵技術》是依託清華大學，由江偉華擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高功率重複脈衝開關的關鍵技術
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：江偉華
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為使脈衝功率技術在工業、國防和科技等方面全面走向實際套用，重複頻率脈衝功率的產生方法和與之相關的開關技術是急待解決的課題。本項目將針對幾種典型的重複頻率開關（即重複頻率氣體開關、磁開關、半導體開關和光導開關），分別就其關鍵技術問題進行細緻的研究和分析，並掌握使用這些開關的重複脈衝產生技術。在此基礎上充分認識各種開關的特長和局限性，特別是在開關速度、重複頻率、輸出功率、開關損失和使用壽命等方面評價各種開關的能力和極限，對主要開關器件在重複頻率脈衝功率的參數空間裡進行定位。另外，利用各種開關的組合，發揮不同開關在不同上升時間和不同功率水平上的工作特長，在不同方向發展個具特色（如高峰值功率(GW)、高重複頻率(MHz)、或短脈衝(ns)）的重複脈衝功率發生技術，促進脈衝功率套用技術的發展。
結題摘要
高重頻、高穩定的脈衝功率發生器在未來的工業套用中具有很廣泛的套用潛力。這些套用包括環境保護、新材料製作、生物電工學和醫療等方面。脈衝功率發生器的關鍵部件是開關，因為它基本決定整個系統的工作參數。本項目著眼於高功率的重頻脈衝開關和與之相關的電路問題。主要目的是為了深入認識和充分發揮各種脈衝功率開關的性能，並通過電路技術的創新，探索利用現有開關的新型脈衝功率產生方式。項目期間主要研究了四種開關，包括氣體開關、光導開關、磁開關和功率半導體開關。深入探索的電路模式包括Marx電路、SOS驅動電路和LTD電路。項目研究的主要成果包括以下幾個方面： 1、針對氣體絕緣恢復特性的研究結果為我們提供了有關氣體火花隙開關工作的重要信息。特別是在擊穿電壓恢復曲線上觀察到的兩個平台，以及採用雷射干涉法得到的氣體密度變化與絕緣電壓之間的關係為掌握氣體火花隙的重頻工作特性提供了重要的依據。 2、有關GaAs和SiC光導開關的實驗結果使我們進入了新的開關工作參數領域，同時對這些半導體開關器件的物理特性取得了新的認識。在光導開關器件的工作電壓和壽命等方面均達到了國際先進水平。同時本項目也探索了採用雷射二極體觸發光導開關的技術途徑。 3、基於Marx電路模式，採用IGBT、MOSFET、以及不同開關器件的組合，研製了多台各具不同特色和套用對象的高性能脈衝功率發生器。這些脈衝電源的輸出參數均達到了國際先進水平，並為進一步推廣高重頻脈衝功率的工業套用提供了實驗平台。通過這些實驗研究，摸索並建立了基於固態開關器件的重頻Marx發生器電路設計方法和控制技術，擴展了高功率重複脈衝開關在脈衝功率中的適用空間。 4、首先提出並驗證了全固態LTD概念。設計並製作了兩代採用功率MOSFET的LTD實驗模組，並使用它們進行了較徹底的實驗研究。在這個過程中，摸索並建立了固態LTD的設計、控制和抗干擾的方法和技術。實驗結果證實了固態LTD的可行性和它在高重頻脈衝功率中的重要地位。進一步通過實驗結果受到啟發，首次提出了採用全固態LTD的智慧型化脈衝功率發生器，並完成了初步的實驗驗證。 本項目通過以上所述的研究過程和研究成果，針對高功率重複脈衝開關的關鍵技術問題提供了切實可行的解決方案，為提高我國的高功率脈衝功率技術的水平作出了一定的貢獻。
