一种用于触发开关测试的重复频率脉冲电源

重复频率脉冲功率技术是一系列高科技研究与前沿研究的基础。开关是重复频率脉冲功率系统中的重要元件,其工作性能决定着整个系统的重复频率输出特性。为此,研究了一种用于触发开关测试的重复频率脉冲电源。该脉冲电源包括主回路、触发回路和控制电路3个部分。在主回路和触发回路中均采用LC串联谐振的方式,用可控硅控制一个大容量电容器,通过电感给一个小容量脉冲电容器充电。主回路的小容量电容器提供通过触发开关主电极的大电流。触发回路的小容量电容器由IGBT控制向脉冲变压器放电,为触发开关提供重复频率的高压触发脉冲。控制电路协调主回路和触发回路各元件的动作时序。在触发开关的实际测试中,该电源的重复频率为1 kHz,输出电流峰值为750 A。     

SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命研究

实验研究了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulated,SVPWM)电压开关频率(6 kHz、12 kHz、18 kHz)和基波频率(10 Hz、50 Hz、100 Hz、150 Hz、200 Hz)对变频电机绝缘材料耐电晕寿命的影响,并与相同开关频率50 %占空比重复脉冲方波电压下的耐电晕寿命进行对比。实验表明：开关频率越低,耐电晕寿命越长,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越大;开关频率越高,耐电晕寿命越短,耐电晕寿命的时长和分散性在不同基波频率下的波动越小。50 %占空比重复脉冲方波能够用于替代SVPWM波预测变频电机绝缘的耐电晕寿命,但在开关频率较低时不能准确反映其统计特性;开关频率越高,50 %占空比重复脉冲方波对SVPWM电压下变频电机绝缘耐电晕寿命时长和分散性的预测越准确。研究结果有望为变频电机绝缘性能实验评估提供理论和实验依据。     

适用于变频电机绝缘测试的脉冲方波发生器

为合理评估变频电机绕组的绝缘性能,IEC建议采用脉冲方波电压开展测试并且选择合适的脉冲参数以减小电压波形带来的测试偏差。通过对脉冲电源波形参数选择的分析,研制了一台基于桥式固态开关器件的直接输出式脉冲方波电源,给出了脉冲变换主回路暂态参数的设计方法。波形测试结果表明该脉冲方波电源能够输出具有对称脉冲边沿特性的脉冲方波,通过控制半导体固态开关和调节充放电参数能得到最短脉冲边沿时间20 ns、最大重复频率20 kHz、最高电压幅值10 kV的对称脉冲波形,耐电晕寿命测试结果与相关研究结论一致。该脉冲电源运行可靠、结构简单,输出波形稳定,可用于开展脉冲电压条件下变频电机绝缘性能评估工作。     

正弦脉宽调制电压下聚酰亚胺绝缘寿命研究

在正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulated,SPWM)电压下,实验研究了不同开关频率(6、12、18 kHz)和基波频率(10、50、100、150、200 Hz)对聚酰亚胺绝缘耐电晕寿命的影响,并与相同开关频率和不同占空比(10%、50%)重复脉冲方波下的耐电晕寿命进行对比。结果表明:50%占空比的重复脉冲方波可以用来代替SPWM波预测变频电机绝缘的耐电晕寿命,但不能准确反映其统计特性;耐电晕寿命随开关频率的增加而减少;100 Hz是耐电晕寿命的基波频率转折点,当基波频率小于100 Hz时耐电晕寿命随基波频率的增加而减少,当基波频率大于100 Hz时耐电晕寿命随基波频率的增加而增加。     

基于磁脉冲压缩的DBD高频双极性纳秒脉冲发生器的设计及其放电特性

作为高压高重复频率脉冲电压发生器的开关器件,磁开关的耐压、通流能力以及寿命远高于半导体开关,因而适用作为介质阻挡放电(DBD)激励电源的开关。为研究双极性高频下DBD等离子体放电特性,提出高频双极性磁脉冲压缩系统。首先,阐释通过全桥逆变电路、脉冲变压器和磁开关产生双极性脉冲的原理,并叙述该系统关键器件的设计;其次,利用PSpice仿真软件研究电路关键参数对输出波形的影响规律,测试电阻性负载电压波形,并与仿真结果进行对比分析。测试结果表明,通过双极性磁脉冲压缩系统,能够在负载两端输出的纳秒脉冲电压具有以下参数:幅值在5~13k V可调,上升沿100ns左右,重复频率可高至几千Hz。最后,针对高频双极性下的放电现象进行研究,结合DBD放电模型和放电图片探索高频双极性脉冲电压下放电特性与频率的关系,充实了高频放电理论研究。     

脉冲电容器重复频率下寿命试验及其装置研究

本文介绍了在一定重复频率和反峰电压下进行充放电试验,同时记录放电电流波形的脉冲电容器重复频率下寿命试验方法,研制的寿命试验装置,其参数为60kV、10kA。重复频率可调:50、10、5、2、1、0.5次/秒。电容器单次放电能量约500焦耳(10次/秒时)。充电系统采用L-C恒流充电技术,它具有充电速度快、效率高、易控制等优点。采用气体流动式火花间隙开关,重复脉冲高压触发源。利用此装置对国内研制的几种类型的脉冲电容器进行了寿命试验,试验是在反峰电压为20％,80％条件下进行的。     

重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命影响研究

为研究重复脉冲占空比对变频电机匝间绝缘耐电晕寿命的影响规律,搭建了占空比可调的重复脉冲耐电晕寿命测试系统。采用Ⅰ型变频电机匝间绝缘漆包线单点接触试样,在频率为10 kHz、占空比不同的双极性重复脉冲下进行耐电晕寿命测试。结果表明:耐电晕寿命随占空比的增加而缩短,50%占空比下的耐电晕寿命比5%占空比下的短20%。在占空比低于50%时,脉冲上升沿与下降沿的局部放电分布特性不对称。因此,在根据相关标准对变频电机匝间绝缘进行耐电晕寿命评估时,为缩短实验周期和减小测试结果的分散性,建议采用占空比为50%的双极性对称重复脉冲电压。     

用于变频电机绝缘测试的PWM电压发生器

在变频电机绝缘测试中,重复脉冲方波电压不能完全模拟变频器输出的PWM电压反映变频电机绝缘失效机理,并且同一实验中使用不同电源影响实验数据的一致性。该文章设计了一台直接输出式PWM电压发生器,既可以输出模拟变频器实际的SPWM电压和SVPWM电压用于绝缘测试,又可以输出重复脉冲方波电压开展对比实验。首先,设计了基于FPGA的脉冲信号发生器,产生基波频率、开关频率可调的SPWM、SVPWM触发脉冲以及频率、占空比可调的重复方波脉冲;然后,设计了基于固态推挽开关的斩波器,在脉冲信号的触发下输出对应的双极性高压脉冲;最后,使用该脉冲电压发生器开展了SPWM电压下变频电机绝缘局部放电实验,验证了系统的可靠性和实用性。     

重复方波上升时间对变频电机耐电晕寿命影响研究

为研究重复方波电压上升时间对变频电机绝缘耐电晕寿命的影响规律,搭建了具有不同重复脉冲电压上升时间的耐电晕测试系统。根据IEC TS 60034-18-42,分别测试了Ⅰ类和Ⅱ类电机绝缘模型在不同重复方波电压上升时间下的耐电晕寿命,并对比了相同幅值和频率下正弦电压测试结果。结果表明:脉冲电压上升时间对匝间绝缘耐电晕寿命及局部放电时域和频域统计特性的影响显著。因此,根据相关标准测试变频电机的耐电晕寿命时,应考虑上升时间对电机耐电晕寿命的影响。     

Trigatron开关大电荷量传输实验研究

针对一种高功率重复频率脉冲驱动源的Trigatron开关典型工作条件(输出电流20kA,脉宽25ns,100万次脉冲,累积传输电荷500C),研制了一种长寿命Trigatron开关,触发电极采用一种四周具有一定数量缺口的圆盘式结构。在峰值电流23 kA,单次电荷传输量0.1C条件下,对开关进行了500 C电荷传输实验。实验后开关触发特性没有劣化,表明开关在典型工作条件下,可以传输大于500C的电荷量。     

基于双脉宽调制变换器和电压滞环控制的电能质量信号发生装置

介绍了基于双脉宽调制(PWM)变换器的电能质量信号发生装置的结构及其工作原理;该装置采用控制简单、易于实现、鲁棒性强的电压滞环控制方式产生输出电压信号;对于存在电压突变的信号,通过引入微分负反馈来增强控制系统的快速性和稳定性,并抑制输出电压的超调量;建立了由交流接触器作为被测试设备的测试系统.仿真结果表明,该电能质量信号发生装置具有良好的动态性能和较高的控制精度,能够产生各种电能质量信号波形;可与其他设备共同构成电能质量测试系统.     

基于全局同步脉宽调制的电容高次谐波电流抑制方法

随着微电网中逆变器渗透率的不断提高,由电力电子器件产生的高次谐波对微电网设备造成了不利影响,其中,当多台逆变器并联运行时,其产生的高次谐波除了注入逆变器自身的交流滤波电容外,还会注入其他并联逆变器的交流滤波电容产生高次谐波电流随机叠加现象,影响电容寿命。提出一种基于全局同步脉宽调制技术的逆变器电容电流谐波抑制方法。首先,对多并联运行逆变器的电流谐波注入电容机理进行了分析,并提出了利用全局同步脉宽调制方法抑制电容高次谐波电流的基本原理和方法。其次,推导出适用于各种运行状态下电容电流谐波和脉宽调制波相位差之间的数学表达式。然后,根据逆变器类型选择适当的数学模型,对数学模型进行求解并获得脉宽调制最佳相位差。通过仿真分析对所提方法进行了验证。     

RSD开关暂态电流测试平台建模与仿真

为优化包括RSD开关暂态电流试验平台和罗氏线圈检测装置的整个系统的电气参数,分析了RSD开关暂态电流试验平台的构建原理、试验回路的简化模型和基于自积分式罗氏线圈检测系统的工作机理后利用MAT-LAB软件中的SINMULINK仿真环境,建立了该试验平台的仿真模型,给出其仿真分析方法及其实验测试结果。研究表明,利用MATLAB软件中的SINMULINK仿真环境描述基于自积分式罗氏线圈测控装置用于监测RSD开关试验时暂态电流的仿真模型可为RSD开关试验时测试暂态电流提供一套合适的计算机仿真平台,利于优化试验回路和检测系统的电气参数,确保试验成功。     

The promise of cryogenic solid-state lasers

Cryogenic cooling of solid-state lasers has a number of important benefits, including the near vanishing of optical distortion in high average power lasers, as well as enhanced spectroscopic and lasing properties. These benefits are just beginning to be exploited to produce compact high average power lasers whose output is scalable, near diffraction limited, and whose efficiencies will exceed those of modern bulk solid-state lasers. In this paper, we review the history of cryogenically cooled solid-state lasers and the benefits of cryogenic cooling, including optical and laser properties and thermal and thermooptic properties; examine cryogenic amplifiers and cooling methods, including a straight-through propagation thin-disk configuration that does not perform well at room temperature, and summarize the experimental performance demonstrated to date. As a specific example, we examine the spectroscopic and lasing properties of Yb:YAG and show that compact high efficiency and high average power, near diffraction limited lasers (>100 kW) can be realized in the near future using presently available technology.     

High-power ultrafast fiber laser systems

The recent demonstration of rare-earth-doped fiber lasers with a continuous wave output power well above the kilowatt level with diffraction-limited beam quality has proven that fiber lasers constitute a power-scalable solid-state laser concept. To generate intense pulses from a fiber, several fundamental limitations have to be overcome. Nevertheless, novel experimental strategies and fiber designs offer an enormous potential toward laser systems with high average powers and high pulse energies. This paper reviews the challenges, achievements, and perspectives of ultrashort pulse generation and amplification in fibers.     

轴向磁场控制的旋转电弧开关的研制

开关在脉冲功率技术中极其重要，其已成为制约脉冲功率技术发展的主要技术瓶颈。为了满足高电压、大电流、高电荷转移量、电极烧蚀小、寿命长的要求，文中设计了一个由轴向磁场控制的旋转电弧间隙开关，研究了其电磁场分布及轴向磁场下电弧的运动机制，并进行了初步实验。结果表明此开关中的电弧确实在轴向磁场控制下做旋转运动，且运动速度很快，不需要对触发脉冲进行陡化就能得到纳秒级脉冲。实验放电波形比较稳定，分散性为2ns；开关电极表面的烧蚀小，有利于延长开关的寿命；开关工作参数为：电压23kV，单脉冲能量0.314MJ，峰值电流100kA，电荷转移量27.3C/脉冲。     

一种脉冲激光电源

本文所述的脉冲激光电源适用于泵浦脉冲YAG激光器。由于采用谐振逆变开关和先进的数字控制技术,并实施全面的电磁兼容性设计,使该电源的总体技术性能和可靠性大大提高。文中叙述了激光电源的主电路、控制电路以及调Q电路的工作原理,并给出了该电源的主要技术参数。     

Structure and properties of PP/TiO2 based polymer nanocomposites

ABSTRACT

The transient pulse testing is used in bridgewire-charges to measure the electrothermal performance non-destructively rather than by the conventional inspection. The conventional inspection has the disadvantage of destruction with a number of products tested, while the transient pulse testing can give a dynamic electrothermal curve at a user's command. In addition, the transient pulse testing can be used to measure a passel of products one by one rather than by a statistical spot check. Unfortunately, a statistic spot check cannot provide the firing reliability of products efficiently. The other way round, the transient pulse testing may put an end to the possibility of loss for users absolutely. The reason that the transient pulse testing is not devastating for products is that these mixtures of a product have a required thermal stability, and then are simultaneously able to be responded reliably by a very small pulse current. We have determined that these red matches based on Si/Pb₃O₄/DDNP mixtures electrothermal responsibility curves. Firing performance, measurements of the transient pulse testing, and electrothermal parameters are presented in this paper.     

基于性能退化的电力电子器件寿命评估

针对目前的寿命评估方法不能满足高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命评估需求,提出了基于性能退化的电力电子器件寿命评估方法。通过收集电力电子器件的性能退化数据,建立其性能退化模型和寿命分布模型,给出性能退化模型和寿命分布模型的模型参数估计、模型拟合优度检验以及模型优选方法。考虑到电力电子器件具有多个性能参数的退化,提出电力电子器件竞争失效模型,实现对高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命快速评估。以某型绝缘栅双极型晶体管为例开展寿命评估,评估结果和试验结果差距较小,验证了该方法具有良好的准确性和有效性。     

基于性能退化的电力电子器件寿命评估

针对目前的寿命评估方法不能满足高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命评估需求,提出了基于性能退化的电力电子器件寿命评估方法。通过收集电力电子器件的性能退化数据,建立其性能退化模型和寿命分布模型,给出性能退化模型和寿命分布模型的模型参数估计、模型拟合优度检验以及模型优选方法。考虑到电力电子器件具有多个性能参数的退化,提出电力电子器件竞争失效模型,实现对高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命快速评估。以某型绝缘栅双极型晶体管为例开展寿命评估,评估结果和试验结果差距较小,验证了该方法具有良好的准确性和有效性。