脉冲功率系统的组成与分类

脉冲功率系统的组成一般包括高压电源单元、能量存储单元、脉冲压缩单元、主开关和负载几部分（见图1-6）。高压电源是脉冲功率系统的能源，一般以电能为主，也可以是化学能或其他形式的能源；能量存储单元在一定时间内将能量存储起来；脉冲压缩单元将图1-1a那样的长脉冲输入压缩成图1-1b所示的窄脉冲输出，根据输出脉冲的要求，可以有数级脉冲压缩单元；负载前面的最后一个单元是主开关，其作用是将压缩后的脉冲传递给负载。

图1-6 脉冲功率系统的构成

根据不同的储能类型，脉冲功率系统基本上可以分为电容储能型和电感储能型。

1.电容储能型脉冲功率系统

图1-7给出了基本的电容储能型脉冲功率电路的结构和典型的负载电压曲线。在高压电源U₀将储能电容C充到一定电压后闭合开关S，理想情况下，负载R_L上脉冲的上升时间为零，但是回路的寄生电感增加了上升时间；脉冲的下降时间由电容C与负载R_L组成的RC谐振时间常数决定，在大功率脉冲装置中，这一下降时间往往是数十至数百微秒，甚至是毫秒级。

图1-7 典型电容储能型脉冲功率电路与输出电压波形

a）电容储能电路 b）输出电压波形(www.xing528.com)

2.电感储能型脉冲功率系统

在脉冲功率技术中，绝大多数纳秒脉冲发生器是基于电感储能型。图1-8是基本的电感储能型脉冲功率电路的结构和典型的负载电压曲线。首先，直流大电流I_L流经储能电感L，当断路开关S断开时，通过L的电流很快下降，负载电压由式（1-5）给出：

电感L两端将会产生上升率很高的电压脉冲U_L，如果储能电感L的内阻R_S很小，这时负载R_L两端也会产生同样上升率的电压脉冲U_ZL，脉冲的下降时间为L／R_L。

对于电感储能型脉冲功率系统，理论上可以通过采用高阻负载来获得大功率、窄时延的脉冲输出，但是断路开关S对输出脉冲的影响非常大。纳秒级的断路开关和储能密度大、内阻低的储能电感的研制是电感储能型脉冲功率技术的关键技术问题。

图1-8 典型的电感储能型脉冲功率电路与输出电压波形

a）电感储能电路 b）输出电压波形