轻质高频高压纳秒脉冲电源研制

高压脉冲电源是产生放电等离子体及其应用于生物医学、材料表面处理及流动控制的重要激励源.基于单极性Marx电路与脉冲变压器相结合的思路,利用脉冲变压器的电压波形过冲现象,开发了一台高频高压纳秒脉冲电源样机.该电源样机输出电压幅值最高可达21 kV,频率最高达16 kHz,上升沿和下降沿分别约为145 ns和215 ns,脉宽约为250 ns;输出平均功率为125W以内时,整机效率高于80％.该脉冲电源的输出电压、频率等参数连续可调且体积较小.上述研究为开发应用于放电等离子体的高压脉冲电源提供重要参考.     

脉冲除尘电源寄生Boost模糊自适应PID控制研究

脉冲电源虽为目前工业电除尘领域的热点方向之一,但同样需要考虑负载频繁火花短路的耐受力,为保证脉冲电源输出参数的同时实现可靠保护和高效控制,采用了一种基于直流叠加脉冲的电路结构,并且分析了脉冲回路的谐振参数。重点分析了主电路中寄生的Boost电路拓扑以及对主电路的影响,针对此问题设计了基于模糊自适应比例积分微分(PID)控制方法,进行了Simulink建模与仿真验证,且在相应的实验平台上验证了其控制效果和控制可靠性,使脉冲电源在苛刻的工作条件下能平稳可靠地运行。     

电磁脉冲模拟器用纳秒脉冲源的研制

随着电磁武器的发展,电磁脉冲及其防护技术再次成为关注的焦点。简要介绍了核电磁脉冲模拟器的标准电场波形和脉冲源的组成及其基本原理,论述了脉冲分压器的设计。分析显示,所研制的新型电阻分压器可以减少响应时间和上升时间3ns以上。实验结果表明,该分压器可以用于上升时间为1ns以上脉冲的测量。研制的脉冲源的输出脉冲满足设计要求,峰值电压高于26kV,上升时间小于2.8ns,下降时间约55ns。     

核脉冲波形甄别

文中分析核脉冲波形堆积和传统的全硬件核脉冲信号处理电路,提出基于DSP和高速A/D的波形甄别系统方案,可有效地实现去脉冲堆积和脉冲幅度测量,减小系统的死时间,也简化模拟电路设计。在此基础上,可设计新型单道和多道幅度分析仪等核测量仪器。     

基于磁开关的高压纳秒脉冲电源

基于磁脉冲压缩技术设计了一种磁开关,通过初始脉冲波形参数与磁开关参数的配合,将微秒级原始脉冲加以压缩,产生电压幅值为6 kV、上升时间为300 ns的脉冲。分析了单级、多级磁脉冲压缩电路的工作原理,介绍了磁开关的计算设计方法,并建立了电子工作台(Electronic Workbench,简称EWB)电路仿真模型,比较了电路中各元件参数对脉冲输出参数的影响。     

针-板与棒-板电极结构在不同温度下的负电晕放电特性

电晕放电在实际工况下的放电特性与周围环境条件关系密切。为得到不同电极结构下负直流电晕脉冲特性随环境温度的变化机理与规律,建立了考虑环境温度影响的流体动力学模型,分别对针–板结构与棒–板结构的负电晕放电模型进行仿真计算。特里切尔脉冲序列、电场强度、电子数密度、脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率等物理量随环境温度的变化规律被系统地研究。通过计算分析发现棒–板结构模型的起晕电压较低,电晕脉冲的持续时间更长。随着环境温度的升高,不同结构负电晕放电形成的脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率均会随之变大,且放电空间内电场强度会更强、带电粒子的运动也会更加迅速。此外,针电极与棒电极尖端的曲率半径也会对放电产生影响,负电晕放电在曲率半径较小时更加剧烈。     

IGBT脉冲电源系统的设计与研究

分析了ＩＧＢＴ脉冲电源的工作原理。设计了两套运行参数分别为１ｋＶ／４２０Ａ／３００ｎｓ／６００Ｗ和６ｋＶ／３２Ａ／５００Ｗ的ＩＧＢＴ脉冲电源装置,给出了实验结果。     

潮流脉冲电度表的实现

本文介绍在感应式电度表基础上增加一块附加电路和单元实现电能潮流脉冲计量功能的方法。     

基于磁开关的脉冲陡化电路的设计与仿真

为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。     

用PIC12C508改造机械电度表

介绍了一种以ＰＩＣ１２Ｃ５０８为核心设计的脉冲转换电路模块,该模块工作可靠,成本低,体积小,可方便地置于普通机械电度表中,将其改造为输出脉宽为８０ｍｓ的脉冲表。从而便于后续脉冲收集器对多路电表电量的收集和处理。这种设计方法有很强的实用价值。     

长脉冲折叠型螺旋脉冲形成线的设计和初步实验

高功率脉冲功率调制器的紧凑化是其重要研究方向,为此将螺旋线与折叠线技术相结合,设计了一种长脉冲折叠型同轴螺旋脉冲调制器,该调制器将两根螺旋型脉冲形成线通过过渡段部分连接,形成折叠结构,在一定的长度范围内实现了长脉冲的输出,设计指标为:二极管电压400 kV,负载电流26 kA,脉冲宽度约为260 ns。对传输线的电压波过程进行了分析,结果表明,过渡段阻抗与传输线阻抗匹配时输出波形最好;用PSpice软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟;利用高压同轴电缆,进行了低压情况下的验证实验,实验结果与理论分析、模拟研究结果一致。此种类型的调制器具有运行稳定、体积小、结构紧凑的特点。     

连续脉冲电源用超导脉冲变压器设计与试验研究

将超导电感储能用于脉冲电源,可以减少充电过程中的电阻损耗,降低对初级充电电源的功率要求。本文介绍了一种基于超导脉冲变压器的连续脉冲电源电路,对该电路的工作过程进行了详细的原理分析,指出该连续脉冲电源电路兼具漏感能量回收和负载剩余能量回收的优点,并研制了用于该连续脉冲电源电路原理验证的小型高温超导脉冲变压器。通过连续电流脉冲测试实验对该连续脉冲电源电路原理和小型高温超导脉冲变压器的可行型进行了验证,分析比较了该小型高温超导脉冲变压器在常导和超导状态下的连续脉冲输出特性。测试结果达到了预期目标,并证明了超导电感在提高能量传输效率和降低对初级充电电源功率要求方面的优势。     

快速空间电荷测量用高压高频脉冲源的研究

采用电声脉冲法测量空间电荷时需要对试样施加脉冲激励,使试样中的空间电荷发生微弱位移产生机械波。为了获得足够高的信噪比,必须连续采集多个信号进行平均处理,对于多数测试系统平均次数至少需要40次。测量一次所需时间为脉冲频率和平均次数的乘积,因此脉冲源的频率决定了测量的速度。基于高压固体开关设计了高压高频脉冲源,可产生半峰宽5 ns至380 ns的窄脉冲,兼具连续脉冲模式和脉冲簇模式,脉冲重复频率可达3 k Hz,在脉冲簇模式下脉冲间隔最小为1μs,输出脉冲幅值最大为2.5 k V。经设备校验可知脉冲源可有效提高空间电荷测试速度,并适用于交流甚至任意波形下的空间电荷测试。     

电-声联合检测法在变压器局部放电监测中的应用

本文介绍了一种采用电-声联合检测法的变压器局部放电在线监测系统,系统采用罗科夫斯基线圈采集脉冲电流信号,利用磁浮式高抗干扰超声探头采集局部放电声波信号,通过上位机软件进行放电脉冲幅值、频次和放电源位置等参数的计算,从而实现对变压器局部放电的监测。装置采用脉冲分离技术及光纤传输系统,实现强干扰环境下的局部放电在线监测,使监测数据更加真实可靠。     

基于软启与缓冲功能的长脉冲电源模块

依托中国环流器二号M(HL-2M)装置等离子体加热和电流驱动需求,提高HL-2M装置物理实验参数,为开展NNBI加热系统设计,需开发新的大功率高压电源系统来加速引出的负离子源.采用国际上常用脉冲阶梯调制(PSM)高压电源技术和快控技术,建造一套200 kV/50 A/100 s高压电源系统.首先研制基于软启动和缓冲电路的大功率长脉冲开关电源单元,其额定输出参数为800 V/50 A/100 s.通过对此开关电源模块进行相关电气指标测试表明,电源模块的输出电压、电流、负载短路快速关断时间、电压上升和下降时间均达到设计要求.     

一种纳秒级高压脉冲发生器的研制

电声脉冲法(PEA)是一种目前较为流行的空间电荷分布测量技术,使用该法的一个前提条件是必须产生一个幅值大于400 V、脉宽小于20 ns的高压脉冲。笔者研制了一种纳秒级高压脉冲发生器,利用水银继电器作为开关,贮能电容通过此开关对匹配负载放电,经试验能产生脉冲幅值600 V、脉宽小于10 ns的陡脉冲电压信号。     

200 kW烟气治理用脉冲电源的研制

介绍了用于脱硫脱硝的200 kW脉冲电源的研制,该电源由供电、谐振充电、氢闸流管、脉冲形成网络(BPFN)、脉冲变压器和控制保护系统等组成。输出电压120 kV,电流峰值3 kA,脉冲宽度700~800 ns,重复频率600 Hz,能量转换效率≥70%,平均功率150~200 kW。在20 000 m3/h的脱硫脱硝工业中试装置上的实验表明:脱硫效率稳定>90%;副产物中SO42-SO32->95 5。     

一种高压ns级脉冲形成电路

分析了脉冲形成电路参数对脉冲上升时间的影响 ,设计了一种集脉冲电容器、脉冲整形器、电容分压器和匹配负载为一体的 ns级脉冲形成电路。该电路采用同轴结构 ,波阻抗为 5 0 Ω,电容分压器的分压比为 932 ,频率响应高达 1GHz。脉冲形成电路能产生脉冲前沿为 2 ns、后沿为 1.8ns、底宽为 5 .6 ns、峰值为 71k V的高压窄脉冲