عنوان پایان‌نامه
بررسی مشخصات آماری ولتاژ خروجی در ژنراتورهای مارکس فشرده
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42006
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- علی اصغر رضی کاظمی
- استاد راهنما
- امیر عباس شایگانی اکمل
- چکیده
- یکی از پرکاربردترین ذخیره¬کننده¬های انرژی، مارکس ژنراتور فشرده است. در کاربردهای توان¬پالسی، داشتن انحراف معیار کم در خروجی از اهمیّت خاصی برخوردار است و با توجه به اینکه پارامترهای متعددی از جمله زمان تأخیر ¬شکست کلیدها در ژنراتور مارکس به صورت قطعی مشخص نمی¬شوند و توزیع احتمالی دارند؛ لازم است که اثر عدم همزمانی کلیدها، ناشی از توزیع احتمالی بسته شدن آنها، در شکل موج خروجی مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور در این پایان¬نامه با توجه به ساختار هندسی، پارامترهای نشتی مدار، از قبیل خازن¬های مابین طبقات، خازن¬¬های مابین مارکس ژنراتور فشرده و زمین از طریق روابط تقریبی و هم از طریق شبیه¬سازی¬های الکترواستاتیکی محاسبه می¬شوند، همچنین اندوکتانس¬های مارکس ژنراتور فشرده از طریق روابط موجود در مراجع محاسبه می¬گردند، لازم به ذکر است که برخی از پارامترها مانند امپدانس کلید (جفت کره) به هنگام بسته شدن، تابع زمان و جریان عبوری از کلید می¬باشند در نتیجه با استفاده از مدل¬های مناسب قوس حرارتی مانند مدل رمپه و وایسل محاسبه و در مدار اعمال می¬شوند. مدل عمومی فضای حالت برای اولین بار برای مارکس ژنراتور فشرده چند طبقه محاسبه می گردد. اثر شکست غیر همزمان کلیدها و زمان تأخیر شکست در آنها بر مشخصه¬های موج ولتاژ خروجی مارکس ژنراتور فشرده یعنی زمان¬خیز و دامنه ولتاژ مورد بررسی قرار می¬گیرد همچنین اثر عوامل ذکر شده در کاربردهایی که از چند مارکس ژنراتور فشرده موازی استفاده می¬شود نیز مورد بررسی قرار می¬گیرند. با جزئیات کامل نشان داده¬خواهد شد که چه در اتصال یک مارکس ژنراتور فشرده به بار و چه در اتصال موازی آن، شکست غیر همزمان کلیدها و زمان تأخیر شکست در کلیدها، تأثیر بسیار زیادی را بر مشخصه¬های موج ولتاژ خروجی خواهند گذاشت.
- Abstract
- Compact Marx generator is one of the most applicable energy storage systems. In a number of pulse power applications, it is of great importance to have a small jitter (deviation in delay time) in the output. Considering the probabilistic distribution of several parameters such as the delay times of the breakdown process in switches, it is necessary to study the statistical characteristics of the output voltage in detail. For this purpose, the stray parameters such as the capacitances between stages, the capacitances between the compact Marx generator and the tank are calculated based on both the approximate equations and the electrostatic simulations. Moreover, the self inductances of the compact Marx generator are calculated through the equations given in the references. It should be mentioned that some parameters including the switch impedance are functions of the switch voltage and the current passing through it, and therefore are calculated by using appropriate arc models such as Rompe-Weizel model. In this thesis, the general state space model of the multi-stage compact Marx generator has been developed for the first time. The effects of the asynchronous breakdown of the switches on the characteristics of the output voltage of the compact Marx generator such as the rise time and the amplitude have been studied. Such effects have also been analyzed for the parallel configuration of several compact Marx generators. It has been shown that the asynchronous breakdown of the switches has considerable impact on the characteristics of the output voltage no matter one uses a single compact Marx generator or several of those in a parallel configuration.
