基于共用腔體與內置觸發的12級串聯太瓦級LTD脈沖源

孫鳳舉，邱愛慈，，姜曉峰，，王志國，，降宏瑜，，李鵬輝，何 旭，魏 浩，丁衛東，吳 堅，李興文，楊 莉，萬臻博

(1. 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室, 西安 710024;2. 西安交通大學 電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室，西安 710049)

21世紀初，俄羅斯科學院大電流所首創了快脈沖直線型變壓器驅動源(fast linear transformer driver, LTD)技術，不需要脈沖壓縮可直接產生100 ns電脈沖[1]，被公認為是下一代數十兆安電流、數兆伏電壓、百太瓦量級Z箍縮驅動源最有前景的技術路線。經過近20年的發展，LTD在單元支路、單級模塊、多級模塊串聯及百太瓦量級Z箍縮裝置的概念設計等多方面取得顯著進展[2-16]，但目前國內外還沒有建成一臺多路并聯、輸出峰值電流達數兆安的LTD型脈沖功率裝置[17-18]。之前，國內外提出的Z箍縮LTD驅動源概念設計方案，普遍采用電流約1 MA的獨立腔體LTD模塊數，十級串聯為單路、再數十路并聯的拓撲結構。每級模塊需外部引入4路電壓約為140 kV的快前沿電觸發脈沖和一組±100 kV充電電纜。如，美國針對Z箍縮聚變提出的Z-300、Z-800裝置[8]。其中，Z-800裝置共有5 400個1 MA的獨立腔體LTD模塊，外部引入觸發脈沖數27 000路，±100 kV充電電纜各5 400組。為實現多級串聯LTD脈沖功率高效傳輸疊加，要求觸發脈沖按精確時序達到每級模塊，對觸發系統要求極高。裝置觸發電纜和高壓充電電纜數目眾多，并需穿過接地的模塊腔體，在支路放電時承受脈沖過電壓，易導致電纜擊穿，降低了裝置可靠性。數十級串聯LTD次級金屬筒穿過獨立封閉腔體的拓撲結構，難以診斷發生故……