用于聚變的強激光脈沖由儲能高壓電容器對氙燈負載放電并通過特定的光路系統(tǒng)產生。負載電流是高壓大脈沖電流，其電源系統(tǒng)的故障與保護仿真研宄極為關鍵，但目前國內外有關研宄的報導很少。文對系統(tǒng)故障作了分析并提出了對策，本文以單模塊電源系統(tǒng)為例仿真研宄了系統(tǒng)母排接地、單臺電容器內部擊穿、傳輸電纜開路故障，同時分析電容器保護元件參數(shù)變化對保護效果的影響，為系統(tǒng)保護方案設計、保護元件參數(shù)選取提供理論依據(jù)，節(jié)省設計、試驗的時間、費用。

　　1系統(tǒng)故障仿真分析一路激光單模塊電源系統(tǒng)結構原理見，系統(tǒng)故障主要為電容器接地、單臺電容器擊穿（即母排接地）、負載開路與短路及電纜首端開路等。本文按線路（去除保護元件L，R）在電容器充電23kV時用Pspice軟件仿真分析了以下重要故障情況：電容器內部擊穿單臺電容器內部擊穿時，高功率激光單模塊電源結構原理圖所有其它己充電的電容器將對它放電，灌入該電容器的能量W見可見在100的短時間內W600kJ，是自身儲能的100多倍，導致電容器的爆炸。

　　母排接地母排接地的故障電流（見）振蕩峰值超過允許短路電流7倍，其機械作用和熱效應對電容器和設備結構的損壞極大。

　　負載開路負載開路的仿真波形見傳單臺電容器擊穿時灌入的能量輸電纜電源端的電壓在23kV附近振蕩。

　　2保護元件參數(shù)變化與保護效果的仿真母排接地時的故障電流2.1保護元件參數(shù)的選取原則用大功率續(xù)流二極管和過壓保護元器可保護電源回路中比母線接地故障電流小的地方，但不能保護母線接地短路電流對系統(tǒng)結構的損壞和反向大電流對電容器的損壞（一般對>100kA的脈沖電流的保護十分困難）另外對單臺電容器內部擊穿時發(fā)生爆炸等問題也須設法防止，但迄今電容器保護的研宄遠為不夠，已有的保護不夠完善?，F(xiàn)有高功率脈沖電源系統(tǒng)多用裸銅絲保護電容器，缺點是：銅絲易受潮和氧化；靈敏度差，開斷時間不穩(wěn)定，分散性大，動作后電容器可能承受過高反向殘壓。本文提出的措施是在電容器的出線端串接保護電感L、電阻R和快速限流熔斷器F（見）。為要保護效果好，F(xiàn)的截面和R、L值必須優(yōu)化，根據(jù)系統(tǒng)能量的傳輸效率、電容器所能承受的比較大反向電壓和比較大短路峰值電流、母排允許的短路電流、F的靈敏度和溫升綜合考慮確定，因保護元件參數(shù)值的選取不可能同時滿足上述條件，只能以其中某幾個為主，兼顧考慮其它條件。據(jù)此確定電容器的保護水平為：故障時短路電流<10kA，反向電壓<5kV，熔斷器過載倍數(shù)為5. 2.2參數(shù)的變化對保護效果的影響選定熔絲直徑后單臺電容充電23kV時用仿真試驗確定不同保護元件參數(shù)RL下的母排短路電流的波形見、6.可知，同一作用積分值下不同保護元件參數(shù)的電流波形積分時間的上限值和電流值不同，即R、L不同時，熔斷器動作（開斷）時刻電流及電容器上的殘壓不同。通過仿真本文（比靠實驗方便得多）選得L= 50mn，F(xiàn)的熔體熱負載倍數(shù)為5，在這種條件下試驗驗所得結果為12：限流電流9kA、反殘壓2.5kV. 3討論與結論不同電阻值的故障電流供了理論依據(jù)，使設計時間及實驗費用大為節(jié)省。

　　保護元件參數(shù)和熔絲直徑的優(yōu)化目標為脈沖電容器的允許短路電流、開斷時刻及反向殘壓。

　　根據(jù)仿真試驗結果，選取合適的保護元件參數(shù)為電感50PH，電阻50mn熔斷器熔體熱負載過載倍數(shù)為5.