基于可饱和脉冲变压器谐振充电的快脉冲功率源研究

基于可饱和脉冲变压器建立1种新型谐振充电装置,将脉冲变压器提升电压作用与磁开关陡化脉冲作用相结合大幅度提高输出电压的前沿。通过分析新型谐振充电装置的工作模式,确定面向快丝阵Z箍缩早期行为研究需求的谐振充电装置的参数。新型谐振充电装置驱动气体火花开关自击穿时延抖动比采用传统谐振充电装置降低50%以上。初始充电电压19kV、电极间距5.5mm、1.01325×105Pa气压下自击穿时延抖动降低至13ns。在高气压下气体火花开关的击穿电压稳定性也有大幅度的提高。利用新型谐振充电装置改进应用气体火花开关陡化脉冲变压器输出电压前沿的脉冲功率源的技术方案,建立的小型脉冲功率源可以极低的时延抖动和较高的击穿电压稳定性输出快Z箍缩预脉冲水平的脉冲电流。低时延抖动的脉冲功率源有助于对金属丝电爆炸等丝阵Z箍缩早期行为开展精确的高时空分辨率的同步诊断。     

软开关双极性高重频高压脉冲源

提出一种控制模式,构造了一种基于Boost变换器的双极性高压双快沿脉冲源,形成双极性高压脉冲的原理是利用两组Boost变换器,通过对称控制在负载上输出交替变化的电位。由于二极管转换速度比有源功率开关管快,因此输出脉冲前沿比后沿陡峭,前沿时间约为40 as,而后沿时间约为160 ns。输出脉冲顶部平坦,约为350 ns。脉冲源工作于不连续模式,实测升压比约540倍。谐振实现了功率MOSFET的软开关。     

基于断路开关的准方波输出脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的准方波输出脉冲功率源。该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出。通过理论分析和电路仿真分析,确定了脉冲形成网络的电感电容级数和爆炸丝参数。对功率源进行了实验验证,实验结果表明:在1μF初始充电电容充电32 kV时,在10Ω负载上得到电压幅值83 kV,半高宽279 ns,90%平顶172 ns左右的脉冲输出,证明了该原理的脉冲功率源可行性。     

快前沿高压脉冲源用纳秒液体开关的研制

设计了一种具有运动触发极的新型三电极纳秒液体开关.开关由位置固定的阳极、阴极和可运动的触发极组成,开关间隙充入无毒、可生物降解、绝缘性能好的精炼菜籽油.开关腔外的触发极控制系统包括电磁铁、无线接收控制电路和遥控器,无线接收控制电路接收遥控器信号控制触发极运动来调节开关相对间隙,实现开关放电.开关设计工作电压为40 kV...     

轨道开关控制100kA高功率脉冲源

简述了一种用于工件表面纳米喷涂的脉冲电源的基本工作原理,采用常压下的轨道开关进行控制,分析了轨道开关的设计和导通特性。实际运行表明,该开关噪声小,工作稳定,寿命长。该设备现已用于纳米喷涂的研究和生产中。     

轨道开关控制100kA高功率脉冲源

简述了一种用于工件表面纳米喷涂的脉冲电源的基本工作原理,采用常压下的轨道开关进行控制,分析了轨道开关的设计和导通特性。实际运行表明,该开关噪声小,工作稳定,寿命长。该设备现已用于纳米喷涂的研究和生产中。     

脉冲变压器紧凑型脉冲功率源设计

该紧凑型脉冲功率源以脉冲电容器为初始储能装置,通过脉冲变压器实现电压峰值的提升,并对形成线充电,由形成线来实现脉冲整形,形成线充电后通过自击穿开关对负载放电,在负载上获得较快前沿的高电压脉冲波形.脉冲变压器采用带开路磁芯的带绕式结构,其耦合系数大,能量传递效率高;形成线采用螺旋型Blumlein形成线,中筒为带绕式螺旋...     

基于磁开关的低频高压脉冲电源的设计与仿真

为了实现纳秒级快前沿高压脉冲,设计了基于磁开关的低频高压脉冲电源。通过电容充放电时间常数与磁开关相配合,最终输出连续纳秒级低频高压脉冲。应用saber电路仿真软件中分析和搭建多级低频高压脉冲电路仿真模型,通过仿真分析各级电容器的电压波形得知,磁开关将高压脉冲从3.2μs压缩至20ns,输出脉冲峰值从初始10kV上升至30kV,最终输出100Hz的连续低频高压脉冲。     

基于MOS管串联开关的高压脉冲电源设计

介绍了一种基于MOS管串联开关的高压脉冲电源设计方案,采用工频高压电源通过MOS管串联开关向脉冲变压器初级放电,经脉冲变压器升压在负载上输出-4500V的高压脉冲,该方案具有电路结构简单、可靠性高等优点。     

超导储能功率脉冲电源中脉冲变压器的研制

利用脉冲变压器模式的超导储能功率脉冲电源能有效地提升输出电流,针对这种模式,笔者重点介绍了降压升流型脉冲变压器的一种设计方法.文中先建立了脉冲变压器的等效电路模型,给出了脉冲变压器的技术要求和结构参数设计.通过理论分析和参数计算研制了一台脉冲变压器,对研制好的脉冲变压器进行仿真和实验测试,结果表明:实验输出波形与仿真波...     

一种基于电感储能技术的紧凑型高功率脉冲源

基于电感储能技术 ,采用金属丝电爆炸断路开关 ,研制成功了紧凑型脉冲功率源 (其能量传输效率近 4 0 % ,体积约 0 3m3 )。它能在电阻负载上得到电流 >6 0kA、电压 >4 0 0kV、功率 >2 0GW的电脉冲 ,通过调节金属丝爆炸断路开关的长度、根数、直径、储能电感的大小、电容器的充电电压以及削尖开关中气体的压力等参数 ,在一定范围内容易实现同负载的阻抗匹配。     

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。     

运用谐振触发方式的RSD脉冲电源

本文提出了一种运用谐振原理的可重复RSD脉冲电源。分析电路的工作特性并对其重要元件磁开关进行了重点设计。给出了实验结果，最后提出了几种改进电路参数的方法。     

一种纳秒级脉冲源的仿真及研制

对一种以射频三极管为主要元件的脉冲产生电路进行了计算和试验研究,研制了用于模拟PD信号试验的放电源,设计了储能电容为10pF和20pF的两种脉冲电路,讨论了放电源中主要器件雪崩三极管的雪崩效应理论,推导出三极管雪崩过程的简化模型,用电路仿真软件Pspice仿真分析该电路中储能电容和电源电压对脉冲波形的影响。详细讨论了实际制作过程中的注意事项和元器件的选择方法。实测储能电容为10pF和20pF的PD源脉宽分别为980ps和1180ps,幅值分别为8.9V和11.6V。结果表明,理论和仿真分析的结论一致。     

单信号驱动的固态脉冲源

随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200～800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。     

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。     

紧凑型脉冲电流源的研究

小型化是脉冲功率技术的关键问题之一,对脉冲电源小型化的研究,国外已开展大量工作,国内则处于起始阶段。为此基于高储能密度电容器、器件小型化和集成紧凑化方面的研究成果,研究了一套储能为500kJ的紧凑型脉冲电流源系统。该系统由10个50kJ可控制顺序触发放电的单模块组成,每个模块包括13kV/50kJ高储能密度金属化膜电容器、小型触发真空开关(TVS)、20μH的调波电感、高压续流二极管和30mΩ的吸能电阻,并通过电缆向近似短路负载输出脉冲电流,单模块输出电流最大值可达70kA。针对TVS导通瞬间可能在高压续流二极管上产生过电压导致二极管损坏的问题,设计了二极管的保护回路,提高了整个脉冲电流源系统的可靠性和安全性。最后通过精确控制10个单模块顺序放电,可输出电流峰值达数百kA的平顶波。