高压脉冲装置及其在工业废水处理中的应用研究

介绍了自行研制的XJDMC型高能脉冲发生装置,该装置具有可产生1～3 kV高压、最大峰值电流可达1.7 MA等特性,可以对充电电压、储能电容、充放电时间进行调节和设置,并实现充电电压和充放电时间的LED显示。采用高压大电流脉冲产生等离子弧降解破碎大分子有机物长链的方法,研究了高压脉冲放电法降解破碎工业废水中苯环、芳香烃的影响因素。试验中脉冲电压为3 kV,极间距分别为20、30 mm时,放电处理50 min,降解率分别可达58.3%和51.1%,电导率下降分别为45.3%和29.1%。高压脉冲放电可以有效地处理含有大分子有机物的工业废水。     

超级电容器用于建立强脉冲磁场的可行性研究

为解决爆炸磁流体发电机应用设计中储能高压脉冲电容器存在的一些缺点,提出了一种以超级电容器替代高压脉冲电容器作为储能器件建立强脉冲磁场的设计方案。在给出脉冲放电回路中超级电容器的等效电路模型、超级电容器模块的设计原则和储能系统管理方案后,对超级电容器模块振荡放电和非振荡放电两种类型进行了分析计算。超级电容器模块和高压脉冲电容器模块的放电电流仿真波形和模块参数的对比结果表明,在产生同样大的脉冲电流下,超级电容器模块放电持续时间更长,在体积和重量上有一定的优势,用于建立强脉冲磁场是可行的。     

快速脉冲放电用的低感高压电容器

一、前言近代科学技术中广泛地应用高压脉冲放电技术,它们要求放电的电流强度越来越大(如用于受控热核反应的冲击电流发生器),放电的速度越来越快(如毫微秒级的Marx发生器),这就对所使用的高压脉冲电容器提出了越来越苛刻的低电感要求。因而出现了一类新型的电容器──低感脉冲高压电容器。     

直流单点电晕放电可听噪声时域特性实验研究

为了研究直流电晕放电产生的可听噪声时域特性,基于实验室搭建的电晕放电测试平台,获得了正负极性直流单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,并对放电产生的可听噪声的时域特性进行了分析。同时,基于该实验平台,也获得了可听噪声脉冲与电晕电流脉冲在时间上的关联特性。实验结果表明:直流电晕放电产生的可听噪声时域波形具有双极性脉冲性质,正极性电晕放电产生的噪声脉冲幅值和脉冲上升时间比负极性电晕放电产生的噪声的相应值大;在时域上可听噪声脉冲与电晕电流脉冲具有一一对应关系。结合实验结果与正负极性电晕放电通道的发展过程,定性地解释了正负极性电晕放电噪声特性的差异及电晕放电噪声与电晕电流在时间上存在一一对应的原因。     

交联聚乙烯电缆故障行波测距新方法研究

本文为解决传统行波测距方法中,直流分量对交联聚乙烯(XLPE)电缆的损害以及故障检测成功率不高的问题,通过分析冲闪法和直闪法测距技术存在的问题,发现了行波测距检测的是电力电缆故障点放电产生的脉冲行波信号,而非注入的高压脉冲信号,得出了脉冲和直流高压的击穿能力依赖于储能电容的容量,输出电流不能有效保证故障点低阻状态等重要结论,并提出了"交流高压闪络法"作为XLPE电缆测量方法,即采用高压交流电源击穿电缆故障点,能够提供持续的大电流,保证故障点持续放电。通过仿真分析和工业实验,证明了本方法的有效性,提高了测距的准确性和可靠性。     

毛细管放电泵浦软X光激光装置

脉冲功率技术在激光领域中得到广泛的应用 ,文中介绍毛细管放电泵浦软 X射线激光的机理及据此要求设计的高压大电流快脉冲放电泵浦软 X射线激光装置的概况。该装置利用 Blum lein线作为形成线 ,以提高输出电压幅值。采用在一个毛细管中插入不同长度的电极方案 ,解决了不同毛细管长度维持放电回路电感不变的问题。经调试该装置输出电流 38k A、脉冲上升前沿 4 0 ns,满足了泵浦类氖氩 4 6 .9nm激光要求。为了在主脉冲前毛细管中产生均匀的等离子体 ,设计了外加预脉冲的方案     

低频高压脉冲放电水处理电源设计

采用电容作为储能元器件,气体放电管作为脉冲开关,设计了低频高压脉冲放电水处理电源。结合电流电压双闭环负反馈控制方法,设计了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变直流充电电路,可对储能电容进行恒压限流充电。基于PIC16F72单片机,研制了专门的放电触发时序控制电路,实现了3路高压脉冲放电电路交替放电,脉冲电源放电频率可达200Hz。将该高压脉冲电源应用于日落黄模拟印染废水处理,降解效果显著。     

水中大电流脉冲放电的激波传播特性

水中大电流脉冲放电伴随着强电磁场与机械冲击,导致近场的激波特性难以直接测量。为了探究水中大电流脉冲放电激波的传播特性,提出了基于经典水中爆炸经验公式的激波传播特性模型。从动力学角度描述了水中脉冲放电一次及二次激波的产生过程,建立了放电综合试验平台。借助阴影法与高速摄像技术捕捉了激波传播过程,分析图像并联立Tait方程和Rankine-Hugoniot方程得到了激波峰值特性。通过压力传感器获取不同位置激波并对模型适用性进行了评估,结果表明该模型可用于描述水中大电流脉冲放电激波的近场及远场传播特性,能够为激波的工业应用提供理论指导。     

针板负直流电晕放电中的脉冲等离子体特性

为了提高电晕放电的稳定性,研究了低气压氧气环境中针–板放电结构产生的Trichle脉冲放电特性。测量得到了放电图像和伏安曲线随电流变化的演化特性。结果表明随着电流的增高,放电处于不同的放电模式,分别为汤生放电模式、Trichel脉冲模式和反常辉光放电模式。在气压为532 Pa时,获得了稳定的电压和电流脉冲波形。一个完成的脉冲包含1个极短的上升沿(几μs)、1个较长的下降沿(几十μs)和1个极长的等待时间(100μs)。其中脉冲上升沿时间远大于高气压下脉冲的上升沿时间。脉冲的上升和衰减主要由放电时的临界电场决定,电流脉冲的峰值出现时间超前电压最低值。在Trichel脉冲放电模式下,整个放电回路中的电流并不相等。同时研究了氧气和氮气混合气体环境中的Trichel脉冲放电特性。研究结果表明氧气有利于Trichel脉冲的形成。随着氧气含量的增加,可以在更宽的电流范围内产生Trichel脉冲现象,2个相邻脉冲间的等待时间增长,脉冲频率降低。脉冲频率随平均电流的增加线性增加,随着外部并联电容值的增加而降低。     

地铁直流电缆放电在线检测中干扰信号的研究

为解决地铁直流电缆电气接线的特殊性而导致其放电检测中存在的大量干扰信号,实验研究了整流装置产生的整流脉冲、机车启动制动产生的电流脉冲、随机性脉冲信号及其它电子设备产生的窄带信号等干扰信号的特征。研究表明,并联的被测电缆上均存在很好的整流脉冲干扰周期性和规律性;窄带干扰和机车反馈电流脉冲干扰幅值大但其频谱较低(<2MHz);随机脉冲干扰信号虽具有不确定性,但其重复率与电缆放电的重复率存在数量级差别。根据干扰信号特征提出了可行的抗干扰措施,为检测地铁直流电缆放电奠定了基础。     

深井电脉冲压裂装置研制

研制了一种用于油气藏增产增注的深井电脉冲压裂装置。装置通过馈电电缆下放至2 000 m到3 000米m的深井中进行工作。考虑到馈电电缆耐压和分布参数的影响,高压充电电源采用两级升压,工作频率为1 kHz;储能元件采用同轴型高储能密度脉冲电容器总储能为5 kJ(25 kV)。通过测试得到工作电压22 kV时放电电流约为30 kA。初步实验表明,研制的深井电脉冲压裂装置在额定电压下可以连续稳定工作2 000次以上。     

智能型大功率油井超声电源设计

油田近井处理需要的大功率超声电源必须频率可调、匹配电感可调。以往的调节均是人工进行的,智能型油井超声电源则是根据砂岩的声学参数(电学参数表现为电流和电压)调整频率和电感,使激发频率与换能器的固有频率相等,激发出最大的振动幅度;并且使激发的频率与套管井的声窗尽量一致,在井内激发的振动能够通过井内液体、套管和水泥环进入地层,提高作业效果。使用霍尔传感器接收电流、电压信号,利用电流值自动调整激发频率,利用电流和电压的相位差调整匹配电感,并且将这些信息存储在单片机中。实现了作业过程的全方位监控,现场试验输出功率达到了75kW。     

高压变频交流脉冲原油脱水电源及其静电聚结特性

由于高压高频电力电子技术等方面因素的限制,采用传统变压器升压方式的大功率原油脱水电源仅能产生近似于方波交流的交流脉冲。为此,基于二次逆变式结构主回路、宽频升压变压器和全数字PWM控制电路,研制成功新型高压变频交流脉冲原油脱水电源。该电源交流脉冲输出电压可调节范围为100V～20kV,频率的可调节范围为200Hz～20k...     

一种电容式调压脉冲功率电源设计和工作分析

为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电容反充能量回馈,可用于重复频率要求较高的场合;续流波电流的有效脉宽较宽,可用于要求放电高频分量相对较小的场合;交流衰减波电流可用于永磁体的退磁等应用中。放电电流峰值由负载电感和电阻值共同决定,减小电感能大幅度提高输出功率,但受放电晶闸管的指标di/dt的制约电感有最小值。电容反充电压能量回馈是提高脉冲功率电源效率和增加电源重复频率最有效的手段。给出了评价和使用该类电源技术指标的计算方法,除了最高工作电压、最大储能之外,可根据负载给出最大输出功率、输出峰值电流、最大电压重复频率等技术指标,并可在给出的曲线上选取匹配的工作参数。     

低温等离子体污水处理电源的设计

研究了一种高频高压脉冲电源,利用交直流叠加技术,产生高频高压快速上升沿的交流脉冲.满足产生低温等离子体的需求.电源主要由交流电源、直流电源和交直流耦合电路(包括反应器)组成.实验结果表明,交直流叠加电源能够产生良好的低温等离子体.     

高频高压脉冲电源充电软开关技术

提出了一种用于高频高压脉冲电源充电系统中的软开关技术。该技术利用L-C谐振原理,使开关管在零电流下关断来降低关断损耗,无需附加有源辅助开关和谐振网络,使开关管能可靠运行在高频状态,避免了在高频高压脉冲电源充电过程中出现的半导体开关器件过流、过压问题。实验结果表明,软开关技术能使整个电路高效、可靠运行,并且能在较宽的负载范围内实现软开关充电,结构简单,容易控制,对高频脉冲电源的高频化具有指导意义。     

变频调速技术在油田潜油电泵中的应用

潜油电泵是油井井下工作的多级离心泵,是油田一种重要的采油设备。针对潜油电泵过去使用中存在的诸多问题,提出了采用中压变频调速技术的应用解决方案,介绍了中压变频调速驱动技术的工作原理、性能特点,以及胜利油田孤东采油厂潜油电泵节能技术改造前的现状、电潜泵井节能改造情况以及变频器谐波信号的处理,分析了潜油电泵的变频节能改造效果。实践证明,大力研究与推广应用油田潜油电泵中压变频调速技术,对提高油田采油质量和产量、减少现场维护费用、降低原油开采成本、节约能源以及提高油田综合经济效益,具有十分重要的意义。     

用于高压静止无功补偿器的方波电流源研究

针对高压静止无功补偿器供能电路的特点,提出了一种方波电流源的控制方案,即方波电流源可以在低压侧输出幅值恒定的高频方波电流,采用高压绝缘电缆穿过多个磁环变压器的方式,将能量耦合到高压侧,在二次侧经变换后对高压静止无功补偿器供电.实验表明,采用该方案可获得一个平均值为1A,频率为70 kHz的交变方波电流源,整个电源符合预期设计要求.     

Repetition pulse charging characteristics for homopolar inductor alternator with rectified capacitive load

This paper presents the single pulse charging characteristics of a homopolar inductor alternator (HIA) with rectified capacitive load, and analyzes the relationship between HIA's voltage, HIA's frequency, charging voltage, and charging time. The process of energy conversion in the whole system and the proposed reasonable excitation current control method are also discussed. Experiments are carried out based on theoretical analysis and simulation. Both simulation and experimental results prove the validity and feasibility of the theoretical analysis and the excitation current control. We also prove the feasibility of high‐power and repetition pulse charging supply based on rotating storage. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.