대전류 펄스 성형이 가능한 150MW급 펄스파워 시스템의 설계 및 동작특성

Abstract

본 논문은 트리거 시간을 조절하여 펄스 성형이 가능한 150 MW 펄스 파워 시스템의 설계와 동작특성을 알아보았다. 이 시스템은 2개의 커패시터 뱅크 모듈로 구성되어 있고, 각 커패시터 뱅크 모듈은 병렬로 연결되어 있다. 그리고 커패시터 뱅크 모듈은 메인스위치, 커패시터, 에너지 덤프회로, 크로바 회로, 펄스 성형 인덕터로 구성되어 있다. 또한 이 시스템의 모듈 선택과 트리거 시간은 트리거 제어부에서 조정된다. Pspice 시뮬레이션은 실험회로의 결과를 예측하고, 시스템의 구성품의 파라미터를 결정하기 위한 것으로 사용하였다. 실험 결과, 시뮬레이션은 실험결과와 잘 일치하였다. 출력 전류의 펄스폭은 커패시터 뱅크 모듈에서의 순간적 점화 시간 제어로 300~650 us의 펄스폭이 형성되었다. 그리고 최대 전류값은 2개의 커패시터 뱅크 모듈이 동시에 트리거 되었을 때 약 40 kA 정도이다. 이 150 MW 펄스 파워 시스템은 파암 전원, Rail Gun, Coil Gun, 나노분말 제조, HPM 등과 같은 대전류 펄스 파워 시스템에 적용할 수 있다. This paper presents design and operational characteristics of 150 MW pulse power system for high current pulse forming network to control trigger time. The system is composed of two capacitor bank modules. Each capacitor bank module consist of a trigger vacuum switch, 9k 33kJ capacitor, an energy dump circuit, a crowbar circuit and a pulse shaping inductor and is connected in parallel. It is controlled by trigger controller to select operational module and determine triggering time. Pspice simulation was conducted about determining parameters of components such as crowbar circuit, capacitor, pulse forming inductor, trigger vacuum switch and predicting results of experiment circuit. The result of the experiment was in good agreement with the result of the simulation. The various current shapes with 300~650 us pulse width is formed by sequential firing time control of capacitor bank module. The maximum current is about 40 kA during simultaneous triggering of two capacitor bank modules. The developed 150 MW pulse power system can be applied to high current pulse power system such as rock fragmentation power sources, Rail gun, Coil gun, nano-powers, high power microwave.