脉冲功率技术的重要发展趋势是紧凑化、小型化和稳定可靠运行。碳酸丙烯酯具有介电常数大、绝缘强度高、温度适应范围广等特点,作为形成线的储能介质应用于电容储能型脉冲功率源极具潜力。其技术难点在于提升绝缘强度。因此,开展碳酸丙烯酯微秒储能特性及其击穿机理研究,具有重要的学术价值和实用意义。论文主要围绕碳酸丙烯酯极性效应、添加剂效应、温度适应性以及脉冲形成线应用开展研究,最终实现了碳酸丙烯酯基脉冲形成线的免维护运行。本文的研究成果为碳酸丙烯酯形成线型紧凑脉冲功率源的研究应用奠定了坚实的基础,展现出良好的发展前景。论文开展的主要工作及研究成果如下:(1)碳酸丙烯酯脉冲储能特性的极性效应基于光电诊断技术,建立了液体介质脉冲击穿实验平台,通过解决超高速相机同步触发技术难题,对碳酸丙烯酯脉冲储能特性、极性效应及其流注图像开展研究。结果表明:在针-板电极间隙为5 mm情况下,正、负极性击穿电压分别为71 kV、35 kV,正极性击穿电压是负极性的2倍;正、负流注均是从针电极产生向板电极传播,流注放电路径具有强烈的分叉现象并有一定的随机性和自相似性,正、负流注分别呈现浓密的丝状、稀疏的树状;在球电极间隙为1 mm条件下,流注从阴极、阳极、液体介质内部产生的比例分别为55%、15%、25%,电极表面同时产生等其他方式占比5%;提出了一种基于金属电极和碳酸丙烯酯交界面的层电荷结构模型,施加偏置电压将改变交界面处的电位状态,从而产生极性效应。(2)碳酸丙烯酯储能特性添加剂效应通过添加碳酸乙烯酯或二甲苯,开展了碳酸丙烯酯脉冲储能特性影响的研究。结果表明:在准均匀场、电极间隙1mm情况下,添加添加剂可有效提高碳酸丙烯酯脉冲储能特性,添加最佳浓度6.7%的碳酸乙烯酯或18.5%的二甲苯时,使得碳酸丙烯酯的击穿电压分别提高了27.2%和53.1%,且击穿电压稳定性也有一定程度的提高;在非均匀场下,不论添加碳酸乙烯酯或二甲苯都使碳酸丙烯酯的负极性击穿电压变大、正极性击穿电压略微下降;理论分析可知,两种添加剂分子较强的电子亲和力和吸气性阻碍了放电通道的形成,使得混合液击穿电压变大。(3)碳酸丙烯酯温度适应性利用高低温箱精确调节环境温度,开展了碳酸丙烯酯温度适应性实验研究。结果表明:在准均匀场、电极间隙1mm情况下,碳酸丙烯酯击穿电压随温度的升高而增大,相比于常温下击穿电压,-50℃时击穿电压下降了77%,高温时变化不显著,但其击穿电压稳定性与温度之间不呈单一的线性关系;在非均匀场中,碳酸丙烯酯的击穿电压也随着温度的上升而增大,但在0℃出现拐点,主要与碳酸丙烯酯中水分含量有关,水分子在0℃状态的改变是导致拐点出现的主要原因;不论在准均匀场或非均匀场中,低温下流注亮度普遍较暗且主流注细小,分支较少,而高温下流注形态更加多变,主流注较粗且分支较多;温度的升高使得液体流动性和气溶性变大,难以形成稳定的“小桥”,因此液体击穿电压变大。(4)碳酸丙烯酯基脉冲形成线应用利用设计的碳酸丙烯酯提纯及真空灌注形成线一体化系统,实现了碳酸丙烯酯液体的去离子、除气、除水及去杂质,电阻率提升到200 M?·cm以上,并且3个月后仍保持在30 M?·cm以上。结果表明:碳酸丙烯酯基脉冲形成线工作电压可达900 kV,对应脉冲功率源输出功率30 GW,并实现了免维护运行。