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高功率重復頻率氣體OMAL歐瑪爾火花開關
脈沖功率技術在民用和國防領域有著廣泛的運用，包括產生高功率粒子束、激勵X射線、激勵氣體激光等。在這些運用當中，一個重要發展方向是實現高功率重復頻率運行以獲得高平均功率，而開關技術則是限制其重復頻率的重要因素，因此，研究高功率、大電流、高重復頻率氣體OMAL火花開關，對提高脈沖功率調制器的性能具有重要的意義。

高功率重復頻率氣體OMAL歐瑪爾火花開關
高功率重復頻率氣體開關存在一個主要的缺點，就是開關壽命比較低，因此如何提高氣體開關的壽命是氣體開關研究的一項重要內容。先簡單介紹了氣體OMAL火花開關的擊穿機理，分析了氣體開關主要參數的計算方法。并通過對比兩種大電流氣體OMAL火花開關結構，對一種開關外殼為金屬的結構進行了改進，即采用開關高壓電極和外殼一體化設計，外殼為金屬腔體，低壓電采用金屬擋板，可以從zui大程度上減小開關工作時對絕緣支撐的污染，提高開關的壽命；同時運用CST電場分析軟件，對開關的主要尺寸進行了優化設計，并對觸發電極與主間隙中央的距離進行了分析，得到了觸發電極與開關主間隙的*距離；并且運用ANSYS軟件，對開關的電極冷卻進行了分析，結果表明，利用外加冷卻液的方式，可以有效對開關的電極進行冷卻，降低開關表面電極材料的燒蝕，提高開關的壽命和重復運行的穩定性。同時，根據實驗室的情況，設計加工了一套高功率重復頻率氣體OMAL火花開關系統，包括氣體開關、吹氣系統、冷卻系統。zui后對所設計的重復頻率氣體開關進行了各種實驗：自擊穿靜態實驗，在開關室內充入氮氣，氣壓0.10～0.25MPa時，開關的自擊穿電壓與開關氣壓近似為線性關系，自擊穿電壓范圍為33～45kV;在單次觸發實驗：當開關氣壓為0.10、0.15、0.20和0.25MPa時，開關自擊穿電壓分別為33、37、41和45kV;當觸發電壓為80kV時，其可控工作電壓范圍分別為25～94%、38～86%、40～88%和44～88%,具有可控工作電壓范圍寬的優點。而當開關工作氣壓為0.25MPa,工作電壓為40kV,欠壓比為88%時，開關的時延為50ns,抖動為1.28ns,分散性小于3%,工作穩定，可用于強流加速器初級儲能系統；重復頻率實驗：開關在電壓10kV、電流10kA、重復頻率30Hz時，運行穩定，波形重疊性好，偏差在5%以內；當開關在電壓20kV、電流20kA、重復頻率10Hz時，開關波形重疊好，偏差在10%以內。經過上千次的實驗，對比以往的開關可以得到，該開關壽命明顯提高。重復頻率運行是當前脈沖功率技術主要發展方向之一。水介質脈沖功率調制器具有儲能密度高，結構緊湊、與低阻抗微波源較好匹配的特點，因此得到廣泛的應用，但是受到高功率、大電流氣體開關的絕緣恢復的影響，水介質等低阻抗脈沖功率調制器的重復頻率運行或多脈沖運行受到較大的限制。研究高功率大電流自擊穿氣體OMAL火花開關多脈沖運行特性，對于開展水介質脈沖功率調制器的多脈沖運行，或重復頻率運行研究具有重要的意義。從理論分析、數值計算等方面研究了氣體OMAL火花開關的絕緣恢復特性，實驗研究了氣流對OMAL火花開關恢復速度的影響，其研究結果為OMAL火花開關的多脈沖運行奠定了堅實理論基礎。對氣體OMAL火花開關的擊穿機理，創新的利用擊穿概率分析了粗糙電極對氣體OMAL火花開關V/p曲線影響的物理機制，給出了利用細小結構構造平穩V/p（開關擊穿電壓/氣體壓強）曲線的條件，為實驗中控制和利用該曲線提高氣體OMAL火花開關的多脈沖運行能力提供了理論基礎。對電極間隙內氣體狀態的恢復，數值模擬了炙熱氣體的傳導和對流過程，分階段的討論和模擬了帶電粒子的消逝過程，分析了影響電極間隙內氣體狀態恢復的主要因素。結合理論分析和模擬結果，提出了氣體OMAL火花開關多脈沖運行特性可采用如下方法：使用導熱性能好的氣體，如H2、SF6等；采用吹氣的方法；增大氣壓，在電極表面增加細小結構，構造平穩的V/p曲線；改良開關電極結構和尺寸，采用奶頭-半球結構的電極；使用電負性強的氣體作為開關絕緣氣體，如SF6。

高功率重復頻率氣體OMAL歐瑪爾火花開關
實驗上，進行了自擊穿氣體OMAL火花開關多脈沖運行特性的研究，對比了不吹氣時和吹氣時OMAL火花開關的恢復速度。在擊穿電壓400kV,峰值電流30kA,脈寬40ns的工作參數下，采用吹氣的辦法（氣流速度30m/s），使氣體OMAL火花開關多脈沖運行間隔達到5ms,實驗結果與理論估計相符。zui后，介紹了實驗中設計并研制的大功率低電感匹配負載，該負載冷測電阻值5.82?,電感190nH,結果與理論設計*，該負載具有阻值穩定，電感低的特點。