传输线脉冲变压器次级线电感的优化设计。
图4给出了图3中的三级TLT输出端处的等效电路,从中可以推导出三级TLT输出结果与次级线上电感L。,L。以及特征阻抗乙之间的关系
采用类似的分析方法,推广至I"/级TLT,得到行级TLT输出结果与次级线上的电感L。,L。,⋯,L以及传输线特征阻抗乙之间的关系为
2.1.2电感的优化设计
优化的目标为:在磁芯一定的情况下,通过调整各级次级线上的电感分配,实现输出的脉冲下降幅度最小。对于靠级TLT,根据式(3),在磁芯总数一定,且每级电缆长度相同的情况下
在式(4)的约束下,求下式的最小值
采用拉格朗日未定乘数法求解得:当Li=(i一1)L,i=2,3,⋯,咒时,式(5)取到最小值。故当各次级线上电感满足下面的关系时,可以实现电感分配的最优化
式(6)中L为每增加单位量磁芯时,次级线所增加的电感大小。也即图2、图3中各级传输线上的磁芯数量应按照式(6)进行分配,才能实现最优化设计。
2.2级间有耦合结构
2.2。1理论求解
级间有耦合的拓扑结构最先由Graneau等人提出[8-9],相对于级间无耦合结构,级间有耦合结构的各级次级线电感之间存在耦合。文献[11]指出,对此类TLT分析只须考虑其外导体与地之间形成的电感性路径,故下面的等效图中将不再给出内导体上的电感。该结构利用了多级传输线内外导体上电感之间的耦合。在各级传输线长度足够用于保证添加磁芯的情况下,如图5所示,以级TLT的级间有耦合结构的实现办法是:先让线2,3,⋯,,z共用磁芯1;让线3,4,⋯,r/共用磁芯2;⋯;让线行一1,咒共用磁芯iv/一2;最后,让线竹单独使用磁芯行一1。不同磁芯绕组之间不存在耦合,同一个磁芯绕组之间的耦合系数K=1,即互感M,=Li,其中i=1,2,3,⋯,n一1。对图5进行分析。各次级线电感均处于传输线外导体与地之间,故将各次级线电感等效至输出端,可得到其输出端等效电路,见图6。