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　　LTD基本原理同普通脈沖變壓器相同，遵守電磁耦合定律。其實質(zhì)是多個變比為1：1的脈沖變壓器串并聯(lián)，獲得電壓電流倍增，可達(dá)到MA、MV量級。其基本原理，其中C為儲能電容器；K為開關(guān)；R為初級回路總等效電阻，包括電容內(nèi)阻和開關(guān)導(dǎo)通電阻及回路雜散電阻；L1為開關(guān)和儲能電容及其連接的漏感；L2為次級回路的漏感；L3為負(fù)載電感；L4為初級激磁電感，主要為磁芯耦合電感。

　　工作時，先給C充電，K閉合，電容對初級放電，在次級耦合出大的電流。為了減少初級的能量損失，L4L2+L3，使L4泄漏電流很小；同時L1和L2相對于L3要盡可能小，使傳輸?shù)截?fù)載的能量效率達(dá)到大。模塊化短脈沖LTD的等效電路為RL/C的RLC放電電路，電流上升時間L/C，式中，L為回路等效電感。要求放電L和電容量盡可能小。因此，在保證一定儲能的前提下，獲得短脈沖的關(guān)鍵是初次級回路的電感要盡可能小，須要求C和開關(guān)的電感要小、回路要在滿足絕緣條件下盡可能緊湊。近年來俄羅斯大電流采用低電感電容器、低電感開關(guān)和的回路，已研制出上升沿100ns、電流1MA的快前沿LTD模塊。

　　單級模塊化LTD初步結(jié)構(gòu)，初級單個放電回路電流方向見圖，從充正極性電容器C1的電極端1開始，通過匯流板到點2，經(jīng)多通道氣體開關(guān)到充負(fù)極性的電容器的負(fù)高壓電極端3，由C2到其低壓端4，回到C1的低壓端，放電回路包圍上下磁芯環(huán)。LTD次級回路由同軸線內(nèi)筒、負(fù)載和回流板6789組成。回流板6789中的次級電流方向與初級電流方向相反，因此，LTD等效放電回路電感和漏感較小。

　　短脈沖LTD磁芯的選取設(shè)計高功率LTD脈沖變壓器時，希望磁芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs和脈沖磁導(dǎo)率系數(shù)r越大越好。LTD變壓器鐵心截面的估算公式為：S=085U0/KTBs，式中，S為磁芯截面積；為1/4放電周期；U0為初級電壓；KT為磁芯填充系數(shù)；Bs為大磁感應(yīng)增量。由式知，選取S只與輸入電壓峰值、電壓作用時間和Bs有關(guān)。對于給定電壓峰值和脈寬，選取較大的Bs可減小S.

　　短脈沖LTD等效電路模擬結(jié)果為了解設(shè)計的可行性，采用通用電路模擬程序PSPICE，構(gòu)建了LTD等效仿真模型，仿真時LTD初級放電等效回路，其中，C1、C2為儲能電容；R3、R4為電容電阻；L5、L6為電容電感；U1、U2為直流電源；R8、R9為電容充電電阻；L2、L4為回流板電感；K1、K2為火花開關(guān)；L1、L3為開關(guān)電感；T1為次級等效傳輸線；R1為匹配負(fù)載電阻；L7為負(fù)載電感；R2為磁芯損耗等效電阻；其余電阻為各處對地電阻；電容為對地雜散電容。

　　如將電容器充電電壓提高到70kV，采用S為66cm2、薄膜厚度為005mm的硅鋼磁芯，且磁芯增加反向去磁，提高初次級耦合效率，每路放電次級電流>12kA，10路并聯(lián)整個回路結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，電流轉(zhuǎn)換效率更高，電流>120kA.考慮到10個開關(guān)的分散性，提出的LTD一級模塊的方案指標(biāo)為：電流上升時間100150ns，Im>100kA.

　　結(jié)語本文根據(jù)LTD的基本原理，設(shè)計了100ns/100kA的LTD模塊，建立了相應(yīng)的理論模擬電路模型，計算了設(shè)計LTD模塊的輸出參數(shù)，并進(jìn)行了初步的實驗研究。研究結(jié)果表明，設(shè)計的快脈沖LTD模塊單個回路電感約270nH，整個模塊電流輸出可達(dá)到上升沿100150ns，幅值100kA.