半绝缘砷化镓光电导开关电极间隙的优化设计

通过对不同电极间隙的半绝缘砷化镓光电导开关产生超短电脉冲的对比实验和光电导开关导通机理的分析 ,给出了使半绝缘砷化镓光电导开关获得最大输出功率的开关电极间隙的优化设计方法以及对触发激光光源的选择方法。     

基于砷化镓材料的高功率超快光电导开关研究

简述了超快光电导开关的原理 ,分析了提高超快电脉冲时间特性的方法。通过辐照在 Ga As内部引入深能级陷阱 ,并用基于此种材料的光电导开关在实验中获得了上升时间 <2 0 0 ps的超快电脉冲波形。实验表明深能级的引入有利于开关对长波限激光脉冲的吸收。     

体外震波碎石机用火花开关

介绍了体外震波碎石机用电场畸变火花开关。用模拟电荷法计算了开关的电场分布。开关工作电压８～２０ｋＶ，重复频率１～５次／ｓ，１８６ｋＶ时开关电流１２．７８ｋＡ，在１次／ｓ放电条件下开关使用寿命大于１×１０６次。用快速可控硅作为开关触发系统的开关元件。触发脉冲陡度大于２ｋＶ／μｓ。     

应用于中压等级的大容量多棒极型真空触发开关

基于快速闭合开关在中压大电流下的工作需求,提高真空触发开关的应用电压等级,设计了一种大容量的40.5 k V真空触发开关。为了满足80 k A峰值电流的通流能力,该开关采用了多棒极型的主电极结构设计以增加开关的通流面积并提高开关的电气寿命。针对40.5 k V系统的绝缘要求,对电极结构进行了倒角优化。选取了合适的屏蔽罩尺寸,改善了开关内部电场的分布,提高了开关的绝缘性能。针对设计的开关,设计了触发系统,该系统可以稳定输出50 k V的脉冲电压和3 k A的触发电流,保证可靠触发开关。设计的样机通过了峰值80 k A,脉宽15 ms的短路电流试验,工作寿命20次,触发时延15μs;短路电流试验前后进行了工频耐压试验和雷电冲击试验,试验结果表明开关具有较高的绝缘水平。     

旋转火花开关多脉冲触发系统设计

为提高触发旋转火花开关的稳定性和可靠性,研制了一套输出电压及频率可调的高压脉冲触发系统。该系统应用多脉冲触发模式,采用可调直流电源和储能电容作为能源系统,利用半导体开关器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为主开关控制放电周期和脉冲宽度,由数模混合电路构成信号源控制IGBT的通断,经过高压脉冲变压器在负载上获得需要的高压脉冲。实验结果表明,该系统在500 Hz的重复频率下能连续稳定地输出高于38 kV的高压重频脉冲,脉冲宽度为20μs,能稳定触发旋转火花开关。通过多脉冲触发的应用,提高了触发系统的可靠性和稳定性、减小了触发系统的体积和重量。     

低光能触发的砷化镓光导开关导通机理

该文建立了砷化镓（GaAs）光导开关（PCSS）的一维器件仿真模型，研究了低光能触发条件下电流通道内关键物理参数的瞬态变化过程，提出了GaAs PCSS的多雪崩电离畴物理模型，能够自洽地解释低光能触发、超快速导通和电压锁定等开关特征。GaAsPCSS受12 W、905 nm脉冲激光触发后，电流通道内产生多个高场强（200～600 kV/cm）雪崩电离畴，雪崩电离畴随等离子体浓度的提高而发展、湮灭，导致开关延迟3.0 ns后在147 ps内超快速导通。开关导通后，电流通道内仍存在少量雪崩电离畴，使开关导通后电压锁定。雪崩电离畴运动导致GaAs PCSS工作时出现ps级电流振荡现象，分析了振荡信号产生的物理原因。同时，开展了低光能触发条件下GaAs PCSS雪崩导通实验研究。结果表明，当采用50?固态脉冲形成线、4 mm间距异面结构、PCSS工作电压为17.5 kV时，负载输出脉冲峰值功率达MW级，脉冲上升时间约为620ps，最高重频达到20 kHz。     

半绝缘GaAs光电导开关线性传输特性的研究

实验研究了具有微带同轴联结方式的横向GaAs光电导开关 (触发光源用波长 10 6 4nm、脉宽 15ns的Nd :YAG激光器 ,电极间隙为 2 .8和 4mm)在线性工作模式下的瞬态电压传输效率 (它在开关偏置电压一定时随触发光能量的增加而提高 ,最高可达 93% ) ,并观察到了输出电压波形的双极性现象 ,还用等效电路模型分析了开关的电压传输特性 ,理论与实验结果相吻合。     

kV/ MHz 高重频可重构脉冲产生技术研究

针对当前超快脉冲和超高重频脉冲产生技术需求,基于固态半导体开关技术和脉冲合成技术,提出了一种基于延时触发控制的高重频可重构脉冲产生方法,研制了kV/MHz高重频可重构脉冲源原理型装置。测试结果表明,该脉冲源能够稳定输出幅度为1 kV、重复频率1 MHz、前沿时间约700 ps的亚纳秒脉冲,通过精确调节各脉冲触发时间顺序还可灵活改变脉冲前沿、脉宽和波形等参数,并能实现1～50 MHz重复频率的参数调节,可有效满足电子对抗、超宽带探测及通信等行业领域的应用需求。     

基于开关操作辐射电场波形特征的CB的绝缘故障诊断

在气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)中,断路器(circuit breaker,CB)过多的开关动作会引发绝缘故障。为了保障GIS的安全运行,有效地检测GIS中CB的绝缘故障,文中特提出一种新型监测方式。在建立了一个合成实验平台后,采取实验手段,以GIS内的CB为具体研究对象,测量了其开断操作所激发的电场脉冲,并总结出同一CB健康状态下因开关动作而激发的电场脉冲的典型波形。实验结果表明,通过分析实验测得的电场脉冲的波形特征,可以诊断GIS内CB的绝缘故障。     

基于3D电场时频分析的隔离开关绝缘缺陷检测方法

气体绝缘变电站(gas insulated substation, GIS)中开关操作在外部空间中所激发的瞬态辐射场的波形特征可以反映开关的运行状态。为了将开关操作瞬态辐射场的特征分析应用于开关的缺陷检测之中,基于中国电科院的隔离开关(disconnectingswitch,DS)故障模拟试验平台,利用1套非侵入式的3维辐射电场测量系统对DS在不同工作状态时产生的空间辐射电场进行了测量,并建立起DS在正常工作状态下和内、外部分别发生绝缘击穿故障时与其操作瞬态辐射电场特征之间的对应关系。研究结果表明:DS在绝缘缺陷下的开关操作瞬态辐射电场脉冲的时域细节波形与特征频率分布明显区别于正常状况,因此通过监测和分析开关操作瞬态辐射电场可以实现对DS的故障检测。该研究为DS等开关设备的故障诊断领域提供了一种全新的思路。     

航天器表面放电脉冲测量系统

文中介绍了一种用于航天器表面放电脉冲测量的瞬态脉冲测量系统,详细地描述了测量系统的原理、电路结构和测量结果。     

New approaches to selective pulse design

Selective pulse design for noninteracting spins is equivalent to inversion of the Bloch equations. Until recently, few analytical solutions to this problem were known. However, approaches based on inverse-scattering theory have now led to general solutions that offer ever higher precision in meeting target responses. The concept of soliton pulses (pulses that leave the spin system unaffected) turns out to be a particularly valuable one because half-solitons (both /2 and pulses) are inherently phase compensated. Such pulses are important for observation of shortT ₂ species, where substantial signal loss could occur in any refocusing period. Multiply-selective pulses, suitable for simultaneous suppression of several solvent lines have been generated by inverse-scattering theory and have considerable potential in bothin vivo magnetic resonance spectroscopy and in routine high-resolution NMR. Although analytical solutions show great promise, it is likely that optimization methods will continue to be of value for the foreseeable future. The use of the SPINCALC scheme that operates in a switched stationary reference frame is illustrated through its use to design adiabatic refocusing pulses that do not lead to cumulative errors when used in multiple-echo trains.     

基于磁开关的高压纳秒脉冲电源

基于磁脉冲压缩技术设计了一种磁开关,通过初始脉冲波形参数与磁开关参数的配合,将微秒级原始脉冲加以压缩,产生电压幅值为6 kV、上升时间为300 ns的脉冲。分析了单级、多级磁脉冲压缩电路的工作原理,介绍了磁开关的计算设计方法,并建立了电子工作台(Electronic Workbench,简称EWB)电路仿真模型,比较了电路中各元件参数对脉冲输出参数的影响。     

脉冲序列调制-脉冲跳周期调制Buck变换器研究

脉冲序列调制(Pulse Train Modulation,简称PTM)采用高、低能量脉冲对开关变换器的输出电压进行调整,其动态响应速度快,控制器设计简单,但同时开关变换器轻载效率低,输出电压纹波大。脉冲跳周期调制(Pulse Skipping Modulation,简称PSM)采用ON/OFF控制对输出电压进行调整,虽然提高了开关变换器的轻载效率,但也存在输出电压纹波大的缺点。结合PTM与PSM调制技术,提出了开关变换器的PTM-PSM调制技术,在保留PSM调制轻载效率高的同时,降低了输出电压的纹波。最后设计了基于PTM-PSM调制的Buck变换器,通过实验验证了分析结果。     

嵌入式微机与PWM联合控制的脉冲电源研制

为了使高频直流脉冲电源的输出参数可调,从而使电源能更好地适应负载大范围变化的工作状况,将嵌入式单片机控制技术与PWM调制芯片SG3525相结合,成功研制了一种可变频率输出直流脉冲电源.该电源利用SG3525芯片调节和控制直流脉冲的电压,利用嵌入式微机C805IF330GM控制脉冲的频率和占空比,使电源输出直流脉冲的频率、电压和占空比均大范围连续可调.实验结果表明,所研制的高频直流脉冲电源电压稳定度小于0.3%,且电源具有参数可调节范围宽、稳定性好、结构简单的优点.     

基于磁开关的脉冲陡化电路的设计与仿真

为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。     

长脉冲折叠型螺旋脉冲形成线的设计和初步实验

高功率脉冲功率调制器的紧凑化是其重要研究方向,为此将螺旋线与折叠线技术相结合,设计了一种长脉冲折叠型同轴螺旋脉冲调制器,该调制器将两根螺旋型脉冲形成线通过过渡段部分连接,形成折叠结构,在一定的长度范围内实现了长脉冲的输出,设计指标为:二极管电压400 kV,负载电流26 kA,脉冲宽度约为260 ns。对传输线的电压波过程进行了分析,结果表明,过渡段阻抗与传输线阻抗匹配时输出波形最好;用PSpice软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟;利用高压同轴电缆,进行了低压情况下的验证实验,实验结果与理论分析、模拟研究结果一致。此种类型的调制器具有运行稳定、体积小、结构紧凑的特点。     

电磁脉冲模拟器用纳秒脉冲源的研制

随着电磁武器的发展,电磁脉冲及其防护技术再次成为关注的焦点。简要介绍了核电磁脉冲模拟器的标准电场波形和脉冲源的组成及其基本原理,论述了脉冲分压器的设计。分析显示,所研制的新型电阻分压器可以减少响应时间和上升时间3ns以上。实验结果表明,该分压器可以用于上升时间为1ns以上脉冲的测量。研制的脉冲源的输出脉冲满足设计要求,峰值电压高于26kV,上升时间小于2.8ns,下降时间约55ns。     

火花间隙式脉冲电源脉冲电参数的影响因素

基于自行研制的超窄脉冲电源,对电源回路参数与输出脉冲电参数（主要是脉冲上升时间ｔｒ和脉冲宽度ｔｗ）间的影响关系进行实验研究,为优化脉冲电晕烟气脱硫供能提供了依据。     

实用化高压脉冲电源的研制与改进

提出了一种基于半导体断路开关(SOS)和两级磁脉冲压缩网络的高压脉冲电源,电源在负载为50Ω时脉冲电压峰值和脉冲宽度为51 k V和120 ns,但在负载为反应器时仅为16 k V和12μs。探讨了电源和反应器之间的匹配,以利于提高电源能量利用效率。根据将反应器整体看成是一级电容的匹配思路,设计出了一级磁压缩电源和两级磁压缩电源与反应器进行匹配。从实验结果可以看出,改进后的电源对大型反应器的效果非常好,负载为反应器时,一级磁压缩电源负载脉冲电压峰值和脉冲宽度为23 k V和6μs,两级磁压缩电源负载脉冲电压峰值和脉冲宽度为30 k V和1.2μs。