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在脉冲功率技术中,如何产生具有准确波形的高压脉冲至关重要。一种基本的方法是利用Marx发生器和脉冲形成线来产生脉冲,但能量转移环节较多且脉冲形成线体积相对较大,限制了脉冲功率系统的小型化。目前小型化的基本思路是减少能量转移环节,如不用脉冲形成线直接从Marx产生方波。本论文提出一种基于金属氧化物压敏电阻(Metal-Oxide Varistor,MOV)的新型脉冲功率系统,用MOV代替脉冲形成线来产生高压脉冲方波,有利于脉冲功率系统的小型化。论文的主要工作包括以下几个方面:1.MOV的工作原理和导通机制研究从MOV的微观结构入手,理论分析了MOV的非线性伏安特性、导通机制以及脉冲整形原理,建立了MOV的等效电路。2.基于MOV的方波形成技术研究测定了MOV的伏安特性参数,据此建立了MOV的PSpice子电路模型;通过模拟研究得到了MOV的工作条件;开展了基于单片MOV以及多片MOV串联的方波形成实验,分别得到了电压7.5 kV、电流250 A、脉宽325 ns、上升沿30 ns以及电压35 kV、电流200 A、脉宽700 ns、上升沿50 ns的脉冲准方波输出。3.基于PFN-MOV电路的高压脉冲发生器研究为进一步改善波形,降低MOV的能量损耗,提出了将PFN和MOV结合使用的脉冲整形方案;对该方案的电路原理和设计准则进行了研究,并给出了相关电路参数的计算方法;设计搭建了8级Marx发生器,开展了100 kV级高压脉冲发生器研究,在50Ω负载上得到了电压95 kV、脉宽500 ns、上升沿40 ns的方波脉冲;开展了300 kV级高压脉冲发生器设计,重点设计制作了300 kV级MOV组件,利用CST进行了电磁场仿真研究,实现了组件的低电感和绝缘要求。4.基于磁开关的后沿陡化和脉宽调整研究针对波形后沿,提出了基于磁开关的后沿陡化方案;对后沿陡化电路进行了理论分析和模拟研究,并计算了相关的电路参数;基于磁开关的特殊工作机制,提出在后沿陡化的同时通过改变复位电流来实现脉宽调整;为获得单极性输出,提出了负脉冲消耗电路;开展了后沿陡化和脉宽调整的验证实验,陡化后波形后沿小于50 ns,脉宽200–900 ns。