脈沖成形網絡負載電磁參數靜態分析

楊玉東，王建新

(1. 淮陰工學院 電子與電氣工程學院， 江蘇 淮安 223001；2.南京理工大學 電子工程與光電技術學院，江蘇 南京 210094)

脈沖成形網絡(Pulsed Forming Network, PFN)是脈沖功率電源組成的一部分，其主要功能包括能量傳輸、脈沖整形、功率匹配和調節[1-3]。從脈沖成形網絡角度來看，軌道和電樞是其負載，軌道的電感梯度與電阻梯度是負載的兩個重要參數，它們的大小與電磁發射效率緊密相關。對負載特性的研究國內外有眾多文獻涉及[4-6], 它們針對不同的研究目的對負載做不同的等效，文獻[4]分析了軌道和電樞中的熱能損耗，主要考慮軌道和電樞的電阻分布；文獻[5]研究了分布式饋電裝置對系統效率的影響，把軌道中的電阻線性化處理；文獻[6]分析了電路參數與發射效率之間的關系，把軌道的電感梯度和電阻梯度當作一個定值。上述文獻都是從“路”的宏觀角度來對待負載特性的，實際上在電磁發射過程中，軌道的電感和電阻隨著頻率變化也會呈現非線性變化。另外高電壓、大電流通過軌道和電樞，其內部的溫度、電流密度和電磁場的分布都是不均勻的，這些變化僅靠宏觀的電路分析顯然遠遠不夠, 對軌道和電樞中物理變化參數求解繼續沿襲傳統的“路”的模型顯得誤差過大。為了解電流幅度、頻率的變化對負載參數的影響，考慮引入“場”分析方法，以得到較為精確的負載變化模型。

筆者首先建立軌道的二維模型，采用有限元法對軌道中電磁場參數進行求解，然后通過計算軌道中的磁能和熱損耗分別計算軌道的電感梯度和電阻梯度隨頻率變化情況，再通過與經驗公式進行比較，尋求獲得較高電感梯度的方法。……