基于快Marx发生器的紧凑型重频脉冲驱动源

为了实现重频脉冲功率源小型化,研制了基于快Marx发生器的紧凑型重频低阻抗脉冲驱动源。采用低功率电源(比如30 V电池)作为初始能源,重频高压充电电源集成大容量超级电容,可脱离外部电源重频对Marx发生器充电至100 k V,结合对高压充电电源和脉冲触发源的同步控制,实现Marx发生器的重频高功率多脉冲输出;Marx发生器中采用薄膜脉冲电容器、小型化气体开关、电感隔离以及SF6气体绝缘等设计,最高建立电压800 k V、额定储能1.6 k J;高压充电电源和脉冲触发源采用真空灌封绝缘胶等紧凑设计,全系统集成后外形尺寸约0.9 m×0.45 m×0.45 m。在实验中获得了重复频率10 Hz、脉宽150 ns、峰值电压400 k V、电流21 k A的连续多脉冲输出,为研制更高性能的小型化重频脉冲驱动源奠定了基础。     

延时可控高压脉冲发生器的设计

将数字延时及高压脉冲形成电路结合在一起构成高精度的高压脉冲发生器，用于触发Marx发生器及高压脉冲触发装置，也适用于高压雷管起爆装置。以CPU 8031为控制核心，采用VE4137A型高电压、大电流、低抖动、快速氢闸流管构成高压脉冲形成级，MOSFET作为驱动级。延时可控，延时范围为10ns至99μs，连续可调，数显；高压脉冲幅度为5～30kV，前沿小于16ns，脉宽大于300ns，抖动小于10ns。     

固态Marx发生器研究进展

为推动固态Marx发生器技术的研究和发展,介绍了近年来国内外学术界对固态Marx发生器技术的研究现状,重点分析了固态Marx发生器涉及的隔离充电技术、陡化技术以及负载能力等关键技术问题,并展望了其未来发展的趋势。固态Marx发生器的固态开关采用独立触发方式,每个开关可分别控制开通和关断,具有多参数特制、高频化、寿命长3方面的突出技术优势。通过采用隔离充电方式,可以实现低压充电电源和高压脉冲输出之间的电气隔离;通过陡化技术,可以实现数十ns脉冲上升沿输出;结合特定设计,固态Marx发生器可适用于驱动电阻、电容、电感以及它们的组合型非线性负载,在一定范围内调制出需要的电压、电流波形,具有较大的灵活性。伴随着半导体开关器件以及电力电子技术水平的发展,固态Marx发生器将向小型化、集成化和模块化方向发展,满足脉冲功率技术未来不断提高的应用需求。     

紧凑型电感隔离快Marx发生器

为了实现脉冲功率装置小型化和实用化,作为初级储能装置的Marx发生器,采用紧凑型结构设计的直接驱动装置成为研究热点。为探索紧凑型Marx直接驱动负载的可行性及相关的设计方法,设计了一台采用电感作为充电和接地器件的紧凑型气体绝缘快前沿Marx发生器并进行了相关实验。初步的实验结果表明,Marx放电正常,充电19kV时,在26Ω负载上可得到145kV的高压脉冲输出。可看出Marx发生器直接驱动有其自身的优势,需要注意的是发生器与负载的连接问题。     

避雷器阀片检测用L-C恒流充放电装置

研制了一种检测氧化锌避雷器阀片的重复频率充放电装置,采用L C恒流充电技术,通过电压反馈法控 制充放电运行过程。电压反馈控制单元由指轮拨码开关、高压分压器、触发控制器及大功率可控硅组成,可数码连 续预置充电电压值,有充电电压值调节方便、精度高,抗干扰能力强等特点     

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用，脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求，设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成：主电路为8级Marx电路串联，MOSFETs作为充放电控制开关；触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作；LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好，充电速度快，结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述，并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机，实验样机参数为脉冲电压0～4 kV,重复频率0～8 kHz可调，脉冲宽度5～12μs可调。     

一种采用高压继电器隔离的方波电压源装置研究

设计了一种驱动采用稳压管取电及高压继电器隔离的方波电压源装置。从装置技术要求出发,给出了方波电压源的总体设计方案,主要有:Marx发生器(包括驱动信号一致性、过冲以及趋稳时间、泄能电路)、充电机等的设计,并对装置在不同电压等级放电进行试验。设计的方波电压源装置能产生5~200 kV连续可调电压,过冲幅度≤5%,放电回路与充电回路完全隔离,有效保护充电回路及充电机的安全,为方波电压源装置设计研究提供实践依据。     

100kV触发器输出脉冲的陡化

快前沿的高电压脉冲在脉冲功率技术领域具有重要应用,使用快前沿的触发信号触发气体火花开关,能有效减小气体开关的抖动,使Marx发生器的输出抖动减小,从而有利于多台Marx发生器的精确同步并联工作。为利用陡化回路将触发器的输出电压脉冲进行陡化以得到快前沿的高压脉冲,分析陡化回路的工作原理后针对100 kV触发器设计了陡化器。确定了陡化器内可以使用的不同电极结构陡化开关的相关测量方法,研究了气体种类、电压大小以及电极结构这些因素对陡化回路工作性能的影响。当陡化回路选用间隙为5mm的尖电极陡化开关、陡化开关内充入0.60~0.90 MPa的N2、触发器主电容充电55 kV时,幅值为90 kV的电压脉冲其前沿从20ns降低为2.3 ns。研究结果表明:陡化开关内使用N2,适当提高输入脉冲电压幅值并增大陡化开关场强时,陡化回路的陡化效果更好。     

基于同步信号的多路延时IGBT驱动电路设计

基于同步信号设计了一种可实现相互之间高压隔离的IGBT多路延时驱动电路系统,并应用到Marx电路中,实现了可柔性调节的阶梯型脉冲高压输出。试验结果表明,延时驱动电路可实现最大30μs的延时,且具有IGBT驱动电压欠压保护、自给反向栅压等功能,同时场效应管的存在抑制了栅射极电压振荡。驱动信号高压隔离变压器为单原边多副边结构,简单紧凑,通过副边数目的增减,可驱动不同级数的Marx电路,具有扩展性好的优点。过流保护电路反应速度快,IGBT关断可靠,可在2μs之内抑制短路电流继续上升。该驱动电路应用于10级的Marx电路中,实现了峰值电压10 kV,脉冲宽度30μs,最大电压阶数10阶的脉冲高压输出。     

Marx发生器驱动的电感储能型脉冲功率源

为研制电感储能型高功率脉冲源,实验研究了采用Marx发生器驱动电感储能-电爆炸丝断路开关的技术途径。研究表明,以等效电容1μF的Marx发生器作为能源,采用1.5μH的储能电感和上百根直径0.05mm、长560mm金属丝并联形成的断路开关,在Marx发生器等效输出电压>180kV时,可在约10Ω负载上输出峰值功率>40GW,能量传递效率>50%,脉宽近200ns,前沿约50ns的脉冲,从而证明该技术途径可较大幅度提高脉冲功率源的输出功率和能量传递效率。     

Experimental investigations on triggering characteristic of TVS under DC and AC load

Triggered vacuum switches (TVSs) have fast growing applications in the field of power system and pulse power. The relation between triggering parameters of triggering system, such as triggering voltage and triggering power, between the triggering time delay and its scatter of TVS had been obtained through series of experiments. The result can be adopted as the steering for high-power controller design and application of TVS. A steepened high-voltage triggering pulse is introduced in the main high-voltage generating circuit. As a result, the triggering time delay and its scatter can be decreased remarkably. Synchronous switch technology is imported to control the triggering phase at the crest of applied voltage on TVS. The Triggering characteristic of TVS under alternating current (AC) and direct current (DC) load has been investigated emphatically. Given the identical triggering parameter of triggering system, DC condition is prior to AC on the triggering probability and stability markedly. Such conclusion can be drawn, for AC condition, TVS would require much for the triggering system.     

基于Labview的全钒液流电池测试系统

基于Labview的编程环境,实现对可编程直流电源和直流电子负载的远程控制,搭建全钒液流电池充放电测试系统。该系统将独立的电源和负载组合成了一套充放电装置,并通计算机进行设置和运行,可对电池进行恒流恒压放电、脉冲式放电,实时观测并采集电压、电流等数据,以研究电池的充放电特性。     

用于中子管离子源电源的设计与saber仿真

设计了用于中子管离子源的可调高压脉冲电源。采用单端正激式结构和软开关技术,逆变输出高压脉冲,占空比从0.1—0.5可调,最小脉宽8μs。并且根据saber软件对脉冲变压器进行建模和整体电源的仿真,分析了影响脉冲波形的原因,提出了优化电源的方法。目前该脉冲电源已成功应用于煤质快速分析仪中,测量精度明显优于直流方式。     

基于MATLAB的高效自动化功耗测量系统

在电子、通信等工科领域的实验测试中,经常需要测量设备和器件的功耗.针对此需求,提出了一种基于MATLAB的自动化功耗测量系统设计,搭建了完整的软硬件平台.该系统以计算机和可编程电源为主要硬件设备,并采用串口通信,以MATLAB开发的上位机控制软件按照Modbus通信协议对可编程电源发送程序指令,实现对电源的程序控制和输出监测,利用监测到的电源输出电压和输出电流数据演算出设备或器件的功耗并显示.实验结果表明,该系统可实现对设备或器件功耗的自动化测量,操作简单方便,运行高效稳定.     

Investigation of alleged appliance electrocutions and fires causedby internally generated voltages

Many appliances convert the supply sinusoidal voltage to another voltage or waveform. Evaluation of the possible electrocution and fire hazards, which is important for internally generated voltages such as a single pulse from a capacitor, trains of pulses, direct current, and high voltage alternating current, is reviewed. For electrocution studies, the effect of a periodic output waveform is related to an equivalent 60 Hz sinusoidal electrical shock. The lethal effect for shocks from voltages with periodic waveforms is determined by the frequency components on the human body. Electrical injury is related to the energy in the shock for single pulse shocks. For direct current shocks, approximately three times as much current is required for a given effect on the human body as for 60 Hz shocks. Appliance power supplies can be a source of ignition for fires when combustibles are present. High-voltage current-limited supplies can cause fires when output currents track across combustible surfaces or ignite combustible material between the electrodes     

基于EPLD+80C196KC的移相全桥PWM信号的实现

采用高性能微机和可编程逻辑器件构成逆变开关电源的控制系统,可满足高频化要求,采用软开关技术降低开关损耗可使电源具有高的电效率,从而实现高功率密度,减少电源体积.本文采用EPLD和80C196KC相结合的方法设计了一种移相PWM变换器,电路简单,设计灵活,控制精度高,适合低电压大电流的大功率开关电源.仿真和实验结果验证了系统设计的实用性和有效性.     

交直流混合供电关键技术

除高压直流输电外,直流电能在中低压配电领域的应用受到越来越多的关注。从交直流混合供电网架结构、直流母线结构与母线电压等级、电源与设备接入直流母线方式、交直流混合供电网控制策略、交直流混合供电网保护控制等方面分析了交直流混合供电方案中的关键技术。提出交直流混合供电中还未解决的课题,并对其应用前景做出展望。     

基于si8250的有源功率因数校正电路研究

基于数字电源控制芯片si8250设计了有源功率因数校正电路。使用数字控制方式为电源系统提供闭环控制、系统保护和功率管驱动功能,采用电流内环与由PI调节器和数字低通滤波器组成的电压外环相结合的控制系统,实现高性能高速度的功率因数校正,与模拟控制相比具有更高的灵活性和可靠性。     

基于DAQ的中频发电机试验系统设计与实现

发电机试验系统采用计算机平台和虚拟仪器技术是发展方向。介绍了基于DAQ的中频发电机试验系统的设计与实现。该系统以工业控制计算机为基本平台,以V isual Basic为软件开发平台,多路电压、电流信号同时采样,实时分析和显示电压、电流、功率等电量,并对电压进行谐波分析,完成规定的中频交流同步发电机型式试验和出厂试验。经比较测试,其电压、电流的系统测试误差(引用误差)小于0.3%,其他参数的系统测试误差(相对真误差)不大于0.4%。系统自投入运行以来,性能稳定,准确可靠。     

基于虚拟仪器技术的低压电器多功能参数监测系统

介绍了一种基于虚拟仪器技术的低压电器多功能参数监测系统。系统以工业控制计算机为核心,配置高精度传感器、信号调理电路和高速数据采集卡等组成硬件平台,采用先进的虚拟仪器技术——LabVIEW软件开发平台开发相关数据分析与处理软件,实现数据采集和处理,可对低压电器检验过程中相关的电量参数及温度、温升参数进行实时、准确的监测和分析。给出了各种电量参数的测量原理与计算方法,从系统总体方案设计和软件的实现进行了详细的介绍。实际应用表明,该系统具有使用方便、人机界面友好,监控效率高等优点,为低压电器检验过程中相关参数的监测提供一种新的思路。