脉冲功率技术基础 [平装] 7302219427,978730221

《脉冲功率技术基础》主要介绍脉冲功率技术的基本原理及应用。内容包括能量的储存、高功率脉冲的产生、开关技术、绝缘、强流相对论二极管的结构和特性、脉冲功率装置中常用的检测与诊断技术、几种典型脉冲功率装置及其应用，以及脉冲功率技术的最新发展等。 《脉冲功率技术基础》可作为高等院校电气工程、工程物理、核聚变、强激光与高功率微波等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可供相关领域的科研和工程技术人员参考。 《脉冲功率技术基础》是由清华大学出版社出版的。 韩昱，清华大学教授。1960年毕业于清华大学电机系。主要从事强电流脉冲放电技术、稠密等离子体焦点和Z箍缩（Z-Pinch）等离子体等学科的教学与科研工作。曾任清华大学气体放电与等离子体实验室主任（1983-1997年），北京市等离子体学会两届理事。先后为清华大学高年级本科生新开设选修课程“冲击大电流技术”（1983-1988年）“强流脉冲放电技术”（1989-1992年），为研究生新开设选修课程“脉冲功率技术基础”（1994-2002年），并编写了相关教材。作为指导教师指导硕士、博士研究生及博士后20余人。获清华大学教学工作优秀成果二等奖两项（1987年，1993年）。科研方面，获得国防科工委科技进步二等奖（第一完成人，1992年），获得国家教委科技进步二等奖（第二完成人，1988年）。作为项目负责人完成国家自然科学重点基金和自然科学基金、国家攻关项目子课题、国防预研基金、国家863基金、清华大学基础研究重点基金等十余项。在国内外发表论文100余篇。获国务院政府特殊津贴。是IEEE高级会员（Senior Mereber）。 第1章 脉冲功率技术概述 1.1 什么是脉冲功率技术 1.2 脉冲功率技术的发展 1.3 脉冲功率系统的基本组成与应用 参考文献 第2章 能量的储存 2.1 概述 2.2 电容储能及脉冲电容器 2.2.1 电容储能 2.2.2 脉冲电容器 2.2.3 Marx发生器储能系统 2.3 电感储能 2.3.1 工作原理 2.3.2 人工过零技术 2.4 机械储能 2.4.1 脉冲发电机组 2.4.2 单极发电机 2.5 化学能 2.5.1 蓄电池 2.5.2 爆磁压缩发生器 参考文献 第3章 高功率脉冲的产生 3.1 概述 3.2 大容量电容器组并联运行 3.2.1 多台电容器并联运行 3.2.2 放电回路分析 3.2.3 用于电力部门的冲击电流发生器简介 3.2.4 开关并联运行的条件 3.3 Marx发生器 3.3.1 用于脉冲功率技术领域的Marx发生器 3.3.2 Marx发生器陡化电容器电路 3.4 单传输线 3.4.1 电磁波在均匀无损线上的传播 3.4.2 单传输线型高压脉冲形成线 3.5 Blumlein传输线 3.5.1 同轴Blumlein传输线的工作原理 3.5.2 Marx发生器对Blumlein传输线充电时的电压和能量传输效率 3.5.3 Blumlein传输线放电时负载上电压波形 3.5.4 Blumlein传输线对负载的能量传输效率 参考文献 第4章 开关技术 4.1 概述 4.1.1 开关的主要特性参数 4.1.2 开关的触发系统 4.2 气体开关 4.2.1 三电极开关 4.2.2 电场畸变火花开关 4.2.3 多弧道开关 4.2.4 激光触发气体开关 4.3 固体开关 4.3.1 固体薄膜多通道开关 4.3.2 磁开关 4.3.3 光导半导体开关 4.3.4 高功率重复频率半导体固态开关 4.4 液体开关 4.5 开断开关简介 4.5.1 开断开关 4.5.2 等离子体断路开关 4.6 赝火花开关 4.6.1 工作原理 4.6.2 赝火花开关举例 参考文献 第5章 电介质的绝缘特性 5.1 引言 5.2 气体绝缘 5.2.1 静态电压下气体电介质的绝缘强度 5.2.2 脉冲电压下气体介质的击穿特性 5.3 液体绝缘 5.3.1 液体绝缘介质中的实用公式 5.3.2 几种常用的液体绝缘介质 5.4 固体绝缘 5.4.1 固体绝缘介质的几种击穿机制简述 5.4.2 计算几种固体绝缘材料击穿场强的实用公式 5.5 固体绝缘介质沿面闪络 5.5.1 沿面闪络结构类型 5.5.2 空气中纳秒脉冲电压下同轴电缆沿面闪络特性的试验研究 5.5.3 真空沿面闪络的击穿机制 5.5.4 纳秒脉冲下绝缘子真空沿面闪络特性试验研究举例 参考文献 第6章 真空二极管 6.1 真空二极管的构型与绝缘 6.1.1 真空沿面绝缘设计原则 6.1.2 真空磁绝缘 6.2 二极管中电子束和离子束的物理机制及特性 6.2.1 电子的发射过程 6.2.2 高功率二极管中的电子流 6.2.3 电子、离子双向流 6.2.4 二极管上的预脉冲 6.2.5 箍缩电子束二极管 6.2.6 同轴径向二极管 6.2.7 高功率离子束二极管 参考文献 第7章 测量与诊断 7.1 引言 7.2 用分流器测量脉冲大电流 7.2.1 基本原理 7.2.2 分流器的种类 7.2.3 分流器应用举例 7.3 Rogowski电流测量线圈 7.3.1 电流测量线圈的基本原理 7.3.2 用Rogowski线圈测量冲击电流时的误差分析 7.4 用法拉第筒测量加速器二极管中强流电子束 7.4.1 法拉第筒的结构 7.4.2 法拉第筒同轴测量电阻阻值的标定 7.5 磁光电流测量装置 7.5.1 磁光效应 7.5.2 磁光式电流传感器原理与构成 7.5.3 磁光式电流传感器信号处理 7.6 用分压器测量脉冲高电压 7.6.1 电阻分压器 7.6.2 电容分压器 7.6.3 阻容分压器 7.7 脉冲功率技术中的诊断技术举例 7.7.1 X射线总剂量测量 7.7.2 X射线能谱范围 7.7.3 稠密等离子体焦点脉冲X射线源随时间的变化特性 7.7.4 X射线针孔成像 7.7.5 激光差分干涉诊断 参考文献 第8章 脉冲功率装置及其应用举例 8.1 引言 8.2 相对论电子束（或离子束）加速器 8.2.1 加速器的组成 8.2.2 应用举例 8.3 高功率脉冲驱动的快速Z箍缩装置 8.4 直线感应加速器 8.5 高功率微波发生器 8.6 稠密等离子体焦点装置 8.6.1 等离子体焦点脉冲X射线源的应用举例 8.6.2 等离子体焦点脉冲中子源的应用举例 8.7 脉冲功率技术在环境保护中的应用 8.8 液电效应及其应用 8.8.1 液电效应 8.8.2 应用举例 8.9 重复频率脉冲功率装置 8.9.1 Tesla变压器型重复频率加速器的应用 8.9.2 Tesla变压器的工作原理 参考文献 脉冲功率技术是20世纪60年代发展起来的一门高新科技领域，是当代高科技的主要基础学科之一。脉冲功率技术是用较长时间储存能量，然后经过快速压缩、转换，最后将巨大的功率瞬时有效地释放给负载。应用脉冲功率技术可以获得非常大的瞬时功率，例如10HW，这比全世界的发电量还要大1～2个量级。随着近代许多新兴科学技术的发展，如可控热核聚变研究、新兴强激光、高能电子与粒子加速器、电磁脉冲、新武器研究等方面的应用，脉冲功率技术得到快速发展。特别是近来脉冲功率在民用方面也取得了较大的发展，如在能源、烟气净化、环境科学、医疗和生物工程等领域都取得了可喜的进展。目前对脉冲功率技术的要求越来越高，即不但要求高电压（如几十兆伏）、大电流（如几百干安到几十兆安），而且要求快脉冲（如纳秒、亚纳秒）和重复频率运行等。由于脉冲功率技术无论在军事上或民用上都具有广阔的发展前景，因此受到了越来越广泛的关注。1976年在美国召开了第一届IEEE国际脉冲功率技术会议（IEEE International Conference on PulsedPower Technology），1979年在美国又召开了第二次会议，以后定期每两年召开一次会议，至今已召开了第17届脉冲功率技术会议。同时，在其他相关学科的学术会议上，“脉冲功率技术”的内容也被列为主要内容之一，如高功率粒子束国际会议（International Conferenceon High-Power Particle Beams）、IEEE国际功率调制讨论会（IEEE International PowerModulatol Symposium）等。 我国脉冲功率技术主要是与可控核聚变研究、电子束与粒子束加速器、新兴强激光等重大科学技术项目和国防的需要紧密结合而发展起来的。中国工程物理研究院（简称中物院）建成了6MeV“闪光一I号”高阻抗强流相对论电子束加速器、20MeV感应直线加速器；西北核技术研究所建成了0.9MV、0.9MA“闪光一Ⅱ号”低阻抗相对论加速器；中物院和中国科学院上海光学精密机械研究所建成了用于激光核聚变研究的“神光二号”装置；中国科学院合肥等离子体所建成了超导Tokmak磁约束聚变研究装置等。自20世纪70年代起，清华大学气体放电与等离子体实验室在杨津基教授带领下开展了等离子体焦点与脉冲功率技术领域的研究工作，20世纪80年代与西北核技术研究所合作建成了当时亚洲最大的等离子体焦点装置。这些都标志着我国在脉冲功率技术领域取得了一定的成果。相信在国家的大力支持下，脉冲功率技术必将取得更大进展。 插图： 破坏了原平衡状态，引起极化能量的释放，伴随着大量高能电子和光子的发射。释放的能量足以使表面吸附的气体解吸附，甚至使难熔介质表面汽化，在介质表面形成等离子体层，最终导致沿面闪络。利用ETPR假说能较好地解释直流电压下的沿面闪络现象，解释表面解吸附气体和机械特性对沿面闪络的影响等。 虽然上述两种关于真空沿面闪络的假说得到了多数学者的认同，但都有各自的适用性和局限性。在众多有关沿面闪络机制的假说中，迄今为止尚无一种单一理论能完全自洽地解释真空中的各种沿面闪络现象。对各种特定的试验条件（施加电压波形、绝缘结构、绝缘材料性质等）下的沿面闪络现象，目前只能使用相应的特定理论去解释。 随着脉冲功率技术的发展，真空中固体绝缘子沿面闪络课题研究逐渐受到人们的关注。在设计和研制脉冲功率装置时，如相对论电子束加速器中的二极管、磁绝缘线等，要求研究固体绝缘介质的沿面放电特性，利用闪络电压和场强等基本参数。20世纪中期，英国学者J.C.Mairtin等人在这方面做了大量工作供后人借鉴。后来O.Milton等又做了许多研究工作，介绍了多种绝缘材料的闪络电压。然而真空中固体绝缘子沿面闪络特性受很多因素的影响，如电极材料、绝缘材料、样品几何形状和尺寸、加工精度等，很难用一个公式来全面反映各种因素的影响。所以，人们在研制脉冲功率装置时常常是根据实际条件和需要，对固体绝缘介质试品沿面闪络特性进行模拟计算或试验研究，为研制装置提供技术保证。下面举例简要说明试验装置及试验结果。 1.试验装置及试品 试品的试验装置由下列几部分组成：直流300kV电源、250kV纳秒变脉宽脉冲电压发生器、主开关、匹配电阻、真空室和测量系统。纳秒脉冲电压发生器由Marx发生器对传输线充电，传输线采用kV高压低感射频同轴电缆，阻抗为48Q。改变电缆长度，则会改变脉冲宽度。主开关采用自击穿充气开关。负载是硫酸铜水溶液电阻。为了得到较高的输出电压，脉冲电压发生器中负载电阻大于传输线阻抗。图5-15所示是固体绝缘材料沿面闪络试验装置图。试品有两种，分别为平底式锥形试品和嵌入式锥形试品，其具体结构见图5-16。绝缘材料是国产的尼龙6（或尼龙1010）和有机玻璃。真空室的真空度可在10～10Torr调节。

ISBN	7302219427,978730221
出版社	清华大学出版社
作者	韩旻
尺寸	16