射频爆磁压缩发生器关键技术研究

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21世纪以来,人类社会对电子电气设备的依赖度越来越高,各种民用军用电子设备如雨后春笋般层出不穷。随着电子电气系统的集成度提高,其受到高强度电磁脉冲干扰与毁伤危险的可能也随之而增加。针对电子系统相对电磁脉冲的脆弱性,电磁脉冲技术作为十九世纪五十年代兴起的科学受到了世界主要军事大国的高度重视。本文以磁通量压缩发生器为基础,介绍了脉冲功率技术;论述了磁通压缩技术的研究现状。分析了射频爆磁压缩发生器的脉冲产生原理;对射频爆磁压缩发生器的特点进行了讨论。对射频爆磁压缩发生器动态电阻动态电感进行了分析,给出了考虑损耗的动态电阻解析式,分析得到了动态电感的解析式;对几种动态电阻及动态电感的变化形式进行了研究;得到了数值解的射频爆磁压缩发生器输出结果及频谱规律;引入了适当的辅助参数简化分析过程;讨论了引入参数对输出电流峰值Imax的关系;得到了数值解动态电阻变化速率参数对系统输出电流的关系;讨论了负载小电容与输出电流的关系,给出了相应的拟合曲线;分析了负载电容值对系统工作频率的影响,给出了拟合结果及表达式;分析了间接馈电方式对系统输出的影响,得到了负载电阻与耦合系数及输出电流间的关系,证明了大负载电阻的射频爆磁压缩发生器可以运用间接馈电方式提供初始磁通。利用PSpice软件建立了射频爆磁压缩发生器的仿真模型;给出了建立模型的方法及原理,通过与此前的实验对比验证了模型的正确性。利用仿真模型讨论了射频爆磁压缩发生器的特性,对负载电容对系统输出的影响进行了讨论,分析了其取值对系统输出的影响,给出了不同情况下系统输出的频谱。为提高射频爆磁压缩发生器工作频率,提出了分段工作式射频爆磁压缩发生器。给出了分段工作式射频爆磁压缩发生器的工作原理及结构图。分析了其工作性能,给出了三段工作式射频爆磁压缩发生器的输出结果。结果表明该方式可以有效提高射频爆磁压缩发生器的工作频段,改善射频爆磁压缩发生器的输出效果。为了改善射频爆磁压缩发生器运行末端的焦耳热损耗问题,提出了变螺距分段工作式射频爆磁压缩发生器。
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