等离子体反应器作负载时脉冲电源的输出特性

研究了百纳秒脉宽脉冲电源向脉冲电晕等离子体反应器供电时的输出特性，介绍了实验装置与测试系统，计算了电晕电流，并对实验结果进行了分析，提出了提高能量转移效率和优化能量注入的方法。     

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。     

脉冲等离子体反应器放电特性研究

脉冲放电等离子体被广泛用于气态污染物处理的研究,放电参数直接影响反应器内等离子体状态,进而影响污染物的去除效果,研究不同条件下的放电特性可为脉冲等离子体技术的应用提供参考.本文利用线板式脉冲等离子体反应器, BPFN型高压脉冲电源供电, 研究了电源电容、极板间距及介质阻挡对放电特性的影响.结果表明:增大电源电容可以有效地提高电源能量效率;增大极板间距,峰值电压VP增大,峰值电流IP减小,脉宽减小,波形更加理想;陶瓷板阻挡放电可解决间隙火花放电,使脉冲电晕放电空间分布均匀,在大范围内提高电源能量效率.     

高压脉冲直流等离子体电源的研制及其放电特性

为满足高超声速磁流体流动控制实验研究的需要,采用同步高压脉冲电离和直流维持放电技术,研制了一种适用于高超声速激波风洞实验系统的高压脉冲直流等离子体电源。首先进行了静止低气压条件下的放电特性研究。通过高速电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)可以发现:初始时刻直流放电强烈,放电电流达到16A;随着电容储存能量的消耗,放电电流逐渐减小,放电强度缓慢减弱,直至完全消失,放电形状近似为一圆形。然后进行了高超声速气流中无磁场激励、磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)逆气流减速激励和MHD顺气流加速激励条件下的放电特性研究,提出了用于高超声速激波风洞实验系统的MHD激励强度判定标准。研究结果表明:高超声速气流中施加磁场能够起到稳弧的作用,有磁场激励条件下的电源能量消耗约是无磁场激励条件下的3～4倍;MHD加速激励同MHD减速激励的功率相等,而MHD加速激励的电源能量消耗高于MHD减速激励的电源能量消耗。     

用于产生等离子体的高压脉冲电源的研制

为给高压脉冲装置提供脉冲电压使其在低气压下激发出低温等离子体,研制了一台等离子体的高压脉冲电源。介绍了该套高压脉冲电源装置的构成原理、工作性能后,分析了实验的实际脉冲电压波形与仿真波形,发现二者比较接近,证明利用Simulink可模拟仿真气隙放电,采用此种碳刷型旋转开关,并适当改善定转子尺寸及倍率DT可以得到频率从0-800Hz,幅值为±20kV的高压脉冲电压。     

用于放电等离子体的重频固态纳秒脉冲电源

为提高放电功率、产生大面积等离子体,设计了一种高重复频率纳秒脉冲电源,其基本原理是采用高压截断法产生高压脉冲.选用通断速度较快的碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)产生纳秒级截断,进而可以大幅提高输出脉冲的重复频率;使用8个串联的MOSFET同步工作,以提高输出电压幅值.测试结果表明,该电源输出脉冲的电压幅值可达10 kV,脉冲上升沿约为12 ns,半高宽约为750 ns.负载为5 kΩ无感电阻时,连续运行重复频率可达100 kHz,爆发模式下重复频率可达1 MHz.电源带载能力较强,未击穿时输出电压脉冲波形基本不随电极负载发生改变.该电源可长期稳定工作,产生较大面积等离子体,满足了高重复频率纳秒脉冲放电的需求.     

提高微等离子体氧化脉冲电源控制系统可靠性的若干措施

微等离子体氧化技术是一种具有诸多优点的新型表面处理工艺 ,需要可输出双向不对称脉冲的高压脉冲电源 ,而且电源的脉冲幅度、频率、占空比均要在一定范围内连续可调 ,为此设计了以单片机为核心的智能控制系统来实现这一要求。为保证控制系统在电源中可靠工作 ,从软件和硬件两个方面采取了一些抗干扰措施 ,来提高控制系统的可靠性。     

电除尘器脉冲供电电源的改进

提出了用一台工频变压器构成的电除尘器脉冲供电电源，讨论了存在的问题及解决的方法。     

高压脉冲电源设计及其在除尘中的应用研究

与直流高压除尘相比,高压脉冲除尘具有更强的荷电能力且能降低能耗。设计了高压脉冲电源的拓扑电路,并据此实现了一套基于半导体开关的高压脉冲电源,该脉冲电源波形完整且幅值、频率、脉宽均可调节。但该高压脉冲电源脉宽调节困难,据此提出了一种改进的调节脉冲电源脉宽的方案,该方案经测试简单易行。将其应用于高压脉冲除尘系统,基于此开展了幅值、频率对气体颗粒物去除率影响的研究。研究结果表明:相同频率下,脉冲电压峰值越高,PM10和PM2.5去除率越明显。相同脉冲电压峰值时,在20～100 Hz范围内,脉冲频率越高,PM10和PM2.5去除率越明显。当脉冲电压峰值为12 kV,频率为120 Hz时,去除率超过96%。     

基于Marx电路的固态高压脉冲电源设计

针对高压脉冲放电和低温等离子体应用的要求,设计了一种基于Marx电路的高重复频率的固态高压脉冲发生装置。该脉冲电源利用Marx电路电容并联充电、串联放电的原理,选取绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为放电开关,控制电路的模态切换。Marx主电路由84级单元组成,每级单元包含IGBT开关管、快恢复二极管和储能电容。实验结果表明,在输入电压为480 V直流电压,并且在300 Hz的频率下,该电源可以产生幅值为20 kV、脉宽为500 ns的高压脉冲,满足设计要求。     

微秒脉冲电源的研制及其流动控制性能分析

在连续式等离子体电源的基础上,研制出微秒脉冲等离子体电源,增加了脉冲宽度、脉冲相位和脉冲频率等调制方式,丰富了等离子体实现流动控制的手段。给出了微秒脉冲电源的总体设计方案,对电源硬件电路及控制软件做了介绍,并提出了电源运行的具体指标。通过一系列静止大气下的流动控制实验,对比采用脉冲调制和连续放电时流场诱导效果的差异,证明脉冲等离子体电源比连续式等离子体电源性能有较大提升,且具有低耗能,工作稳定可靠等特点,应用前景广阔。     

双极性脉冲电压下介质阻挡放电及其涤纶表面改性

大气压下空气中介质阻挡放电(ADBD)在工业材料表面改性处理上具有广泛的应用前景。为研究陡前沿双极性脉冲电源在介质阻挡放电(DBD)均匀性及涤纶表面改性上的应用,在相同条件下采用脉冲电源放电与工频电源、高频电源DBD进行对比,分析了放电特性并测试了涤纶改性后的不同效果。用高速摄影仪拍摄了放电的快速曝光照片并记录了电压、电流波形;用扫描电镜、能谱仪等测量手段观察了涤纶纤维改性前后的表面形貌以及含氧量的变化;并比较了改性后芯吸性的改善情况。研究结果表明,采用双极性陡前沿的窄脉冲电源有利于在空气中实现较均匀、稳定的介质阻挡放电。     

锂离子动力电池脉冲功率特性的研究

对自行研制的17Ah高功率型锂离子动力电池室温下的脉冲功率特性进行了研究。采用控制电流和控制功率脉冲充放电的方法研究电池在50%SOC下的脉冲充放电特性,然后以控制电流脉冲充放电模式循环,研究电池容量和功率的衰减规律。结果显示,电池在控制电流脉冲充放电模式下的功率变化范围为-500～338W,能量效率为96.2%;在控制功率脉冲充放电模式下的电流变化范围为-51.7～39.4A,容量效率为93.7%。电池以控制电流脉冲充放电模式循环1.7万次(2833h)后容量衰减了7.9%,放电功率衰减了13.1%。发现循环过程中容量和功率的衰减都呈现出先快后慢的衰减规律,功率的衰减主要发生在前1000次循环。     

氢电混合动力车功率匹配对比研究

针对由燃料电池和铅酸电池组合而成的混合动力源(记为"动力源A"),以及燃料电池和锂电池组合而成的混合动力源(记为"动力源B"),确定了两种动力源的功率匹配方案都为30种。分别在ADVISOR中搭建仿真平台,在FTP和ECE_EUDC工况下对30种方案进行仿真,分别得到了30种动力性和燃料经济性数据。在满足车辆动力性要求、燃料经济性好和混合度低的前提下,对30种动力性和燃料经济性数据进行对比分析,从而得到动力源B的功率匹配优于动力源A的功率匹配。     

构网型和跟网型电力电子装备混联系统惯量响应的匹配问题综述

构网型和跟网型电力电子装备具有异质化调频特性,导致2类装备交直流混联系统惯量响应阶段的动态交互作用机理复杂,传统的惯量参数匹配原则难以优化系统频率响应的问题。阐述了电力电子装备系统的惯量响应匹配问题,并对现有电压源型变流器的调频控制方法进行了概述。从功频响应分析方法、调频功率分配原则和频率响应特性3个方面对电力电子装备系统惯量配置问题的研究现状展开梳理。对电力电子装备混联系统的统一建模及惯量响应匹配问题提出了研究思路,旨在通过惯量支撑功率的匹配控制提升低惯量电力系统的频率稳定性,从系统层面为高比例电力电子装备友好并网提供基础理论和关键技术支撑。     

On impedance matching and maximum power transfer

This paper investigates the relationship between the impedance matching and the maximum power transfer problems, and presents a predictor–corrector framework for fast estimation of the maximum power transfer limit for the load increase pattern with a common scaling factor. First, a network equivalent technique is presented and a “decoupled” equivalent network is obtained for every load bus. Second, a special form of impedance matching condition is derived for the maximum power transfer problem with an unlimited load variation pattern. Though this is an unrealistic case in power systems, it might have a profound physical mechanism and lead to an interesting explanation and application for the presented equivalent technique. Third, this paper discusses the relationship between the impedance matching and the maximum power transfer problem for the load increase pattern with a common scaling factor. Finally, a predictor–corrector framework is introduced for fast estimation of the maximum power transfer limit for the load increase pattern with a common scaling factor.     

一种中压电力线通信阻抗匹配电路设计

中压电力线信道特性复杂,其中阻抗失配会对通信质量产生重要的影响。分析了电容型相地耦合装置中耦合电容器和耦合变量器非理想参数引起的插入损耗。建立了匹配电路的模型,采用转移功率增益描述阻抗匹配的效果。以经典无源带通滤波器的结构为基础,保留耦合装置中非理想元件,基于非线性优化算法调整匹配网络的元件值,使得在50~500 kHz范围转移功率增益的平均值达到最大。相关算例表明,该方法有效提高了整个频带的转移功率增益,达到了较好的匹配效果。所设计匹配电路结构简单,易于实现。     

超高压系统中可控电抗器抑制工频过电压研究

提出了一种适用于超高压系统的可控电抗器,其容量可根据系统状态动态调节,且可以有效抑制各类过电压。分析了超高压系统中工频过电压产生的原因,阐述了研究工频过电压的条件。介绍了超高压可控电抗器的结构,分析了其工作原理。选择一条实际线路为例建立了EMTP仿真模型,对500 kV架空线路加装可控电抗器后两侧的断路器分别出现三相跳闸情况下母线侧和线路侧不同状态下的工频过电压进行了仿真计算,并与传统固定容量并联电抗器进行了比较,结果显示不同工况下可控电抗器对工频过电压的抑制效果明显,能起到传统固定容量的并联电抗器的作用。可控电抗器能够有效抑制超高压系统中的工频过电压并可动态调节自身容量,在超、特高压系统中具有广阔的应用前景。