文章编号：
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神光
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强激光能源模块高储能密度
电容器的快速保护
刘克富，秦实宏，李 劲，姚宗干，潘 垣
（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉
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提要 分析了大功率激光脉冲电源高储能密度电容器快速保护的必要性，提出了电感和特种熔断器快速保护技术
路线，介绍了快速保护熔断器设计方法。试验表明，所研制的熔断器故障情况下可在四分之一周期时间内快速动
作，使电容器反向电压不超过
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，已成功应用于神光
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能源模块高储能密度电容器的保护。
关键词 强激光电源，电容器保护，快速保护熔断器
中图分类号
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文献标识码
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收稿日期：
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；收到修改稿日期：
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基金项目：国家
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惯性约束聚变领域资助课题（国家高技术
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专题）。
作者简介：刘克富（
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—），男，华中科技大学电气与电子工程学院副教授，博士，主要从事脉冲功率技术与等离子体应用
研究。
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熔断器快速保护的必要性
以电容器为储能单元的大功率脉冲电源系统是
很多大科学工程实验装置的关键技术之一。不论磁
约束核聚变还是激光惯性约束核聚变试验装置，目
前都采用数百台以上电容器并联提供初始能量。能
源模块是整个实验装置的基础设备，安全可靠运行
是脉冲电源系统重要性能指标之一。整个电源系统
工作在高电压、大电流脉冲状态，由于电容器老化，
操作失误等各种原因，导致电容器短路爆炸故障时
有发生，可能造成设备损坏，甚至威胁人身安全。美
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装置在试验过程中就曾发生过母线短路故
障
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能源模块选用金属膜自愈式高储能密
度电容器，这种电容器承受冲击电流和反向过电压
能力相对要弱，采取快速有效的保护措施尤为必要。
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台电容器相并联运行，一旦某台电容器短
路，所有其他正常电容器通过故障支路释放能量。
计算表明
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，该支路将产生高达
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峰值电流（假
定短路点电弧电阻为
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），冲击电流对流经回路
的所有元件都产生巨大破坏作用，必须尽快将故障
支路从系统断开，保护其他正常电容器，将其冲击电
流限制到允许值以下，防止事故扩大。
对于主母线而言，最严重的故障情况是当电容
第
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卷 第
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期
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年
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月
中 国 激 光
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