一种升压模式的可调极性高频Blumlein脉冲形成线功率调制模块

随着脉冲功率技术在新型粒子加速器、生物细胞实验仪器等领域拓展应用,对脉冲功率发生器高重复频率、短脉冲、脉冲参数灵活可调提出更高的要求.该文研究了一种新型的功率变换模块电路拓扑.这种电路拓扑由LC振荡升压单元和Blumlein形成线单元组成,利用多开关时序逻辑控制实现对输出波形参数的调整,相对于传统Blumlein线在保留其短脉冲成形优点的同时,能获得输出脉冲频率数倍于开关频率,输出电压幅值数倍于直流充电电压,输出脉冲的极性及间隔时间的灵活调整.同时,通过动态电路的时域分析和传输线波过程分析阐述该电路的工作原理,并通过电路仿真加以验证.此外,采用射频MOSFET开关和同轴电缆搭建一台原理样机,在负载匹配时,实现了在开关频率500kHz时输出脉冲频率1MHz、输出脉冲电压幅值4倍于直流电源电压20ns的短脉冲.     

基于半导体开关的高重频LTD

脉冲功率的工业应用需要紧凑、灵活、稳定的脉冲功率源。高重频LTD是以此为目的发展的新技术,它所代表的脉冲叠加法与传统的脉冲压缩法存在很大的差异。本文介绍基于半导体开关的高重频LTD的基本方法和典型的实验结果。该LTD系统由30个模块构成,每个模块采用24个MOSFET作为开关。实验结果表明:该LTD系统可以产生最高29 k V的输出电压和240 A的输出电流;脉冲宽度在50~170 ns范围内任意可调;控制模块的开关顺序可以方便地组合出不同的波形。LTD的模块化趋势和它的输出波形可调性是其主要优势,而在能量效率上有待进一步改善。     

面向高峰均功率比低频脉冲负载三相交流供电系统的电能综合补偿器

为了提高供电系统可靠性和电能质量,提出面向高峰均功率比低频脉冲负载三相交流供电系统的电能综合补偿器。综合补偿器采用两级式三相AC-DC变换器,同时补偿低频脉冲功率和高频谐波,实现了三相交流输入功率和输出侧低频脉冲负载功率的解耦,消除了低频脉冲负载对交流供电源的周期性冲击等不利影响。通过允许解耦电容电压宽幅变化,减小解耦电容容量和体积重量。提出基于脉冲检测的低通滤波器功率前馈控制方法,提高负载频率突变时的动态响应,实现了脉冲功率的快速补偿。该文详细分析综合补偿器的电路结构、工作原理和控制方法。实验结果验证了所提综合补偿器的有效性和可行性。     

用于等离子体射流装置的高压变频脉冲源研究

为研究某种等离子体射流装置在常温常压空气中的放电特性,设计了一种可输出准正弦波电压幅度最高为20 kV、重复工作频率1 Hz～100 kHz可调,功率约为5 kW的等离子体高压变频脉冲源.设计上采用金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构建全桥拓扑电路,利用开关电源软开关技术原理,将初级能量转移到全桥式串联谐振逆变器上,通过控制芯片施加驱动脉冲信号,经高频脉冲变压器变换后输出高幅度脉冲电压.在间歇或连续工作模式下,该脉冲源输出的高压准正弦波脉冲信号,被加载至等离子体射流装置上,该装置经高压脉冲作用下击穿放电后产生等离子体射流.通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了不同工作频率条件下得到的实验结果.     

低场核磁共振系统的脉冲功率激励源

本文提出了一种实用可靠、经济简单的低场核磁共振系统的脉冲功率激励源设计方案.通过理论和实验结果验证了开关功率放大的互补输出电路可以满足低场核磁共振系统中功率激励源的特殊要求.给出了功率MOSFET在开关频率2MHz以下的驱动电路设计.该方案已应用在低场核磁共振系统中的脉冲激励源上,具有输出效率高、频率范围宽、调谐方便,有利于核磁共振实验时谐振点搜寻等优点.     

基于智能功率模块开关磁阻电机功率电路的研究

为了改善开关磁阻电机功率电路的工作性能,降低功率电路的复杂程度,介绍了一种基于智能功率模块的新型开关磁阻电机功率电路.研究了飞兆(FAIRCHILD)公司生产的智能功率模块FCAS50SN60的工作原理并设计了其特有的驱动电路、自举电路和保护电路.相关实验在一台0.75 kW的开关磁阻电机上实现,实验结果证明此电路是一种切实可行的开关磁阻电机功率电路.     

用于电感负载的全固态双极性LTD型脉冲电流发生器

在基于脉冲功率技术的肿瘤治疗方法中，利用双极性脉冲磁场处理的治疗方法具有明显的优势。针对此应用，该文结合模块化全桥型多电平换流器（FB-MMC）拓扑及直线变压器驱动（LTD）拓扑的优势，提出了一种用于电感负载的全固态双极性LTD型脉冲电流发生器。首先，对该文提出的拓扑结构及原理进行介绍，详细分析了发生器在电感负载下的工作过程；然后，对发生器的硬件电路进行了设计与选型；最后，研制了一台4级全固态双极性LTD型脉冲电流发生器样机并对其进行性能测试。测试结果表明，该发生器可在电感负载下输出±800A的脉冲电流，电流的上升时间为600 ns；发生器的最高工作频率为10 kHz，并具备灵活的波形调制功能，能输出三角波、梯形波及阶梯波等多种波形。     

自供电的电流传感器电路设计

电流互感器(CT)具有电流传感器和供电变压器两种工作模式.理论分析电流互感器在这两种工作状态下的等效电路,推导在供电模式获取的最大输出功率及并联谐振电容对输出功率的影响.在此基础上,提出一种自供电的电流传感器电路,通过电流互感器获取电能给电流测量电路供电.该电路采用一个供电、测量切换电路,通过两种工作模式的平稳转换,从而实现自供电检测电缆电流的功能,最后试验验证了该电路。     

百ns直线型脉冲变压器模块仿真及初步试验

短脉冲直线型脉冲变压器(LTD)是近年发展的一种新型脉冲功率驱动源新技术,LTD模块化后可方便地串、并联使用。为了紧跟国际上短脉冲LTD技术,进一步拓宽其应用领域,介绍了LTD的基本原理后根据国内脉冲电容器、高频磁芯和绝缘子的技术水平,提出了一种电流上升时间约100ns、电流峰值约100kA的一级LTD模块的技术方案;重点介绍了设计模块的结构及磁芯材料的选取;利用通用电路仿真软件Pspice建立了相应的模拟电路模型,并计算了输出参数;在充电±35kV时对设计方案进行的一路单元初步实验中得到短路电流幅值7kA,上升时间(10%～90%)约86ns,单个回路电感约270nH。实验结果表明,设计方案能达到预期指标。     

有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器研究

五电平逆变器具有输出电压谐波小、电磁干扰小等突出优势,但由于传统二极管箝位电路在输出电平数超过三电平时,存在直流侧平衡问题,并未在光伏系统中使用。有源中点箝位型(ANPC)多电平电路因其可在输出有功功率时保持直流侧稳定,故在此将该电路使用在五电平光伏逆变器中。根据该电路特点采用空间矢量调制方法和依据空间矢量的直流侧中点电位控制策略。最后通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。