采用脉冲电压源单元的不对称型双输入直流变换器

在新能源联合供电系统中,多输入直流变换器(multi-input DC/DC converter,MIC)可实现多路源同时或单独向负载提供能量,从而简化系统结构、降低总体成本、实现能量的优化利用。在需要隔离的应用场合,现有的MIC结构复杂、变压器绕组数量较多。为此该文提出一族不对称型双输入直流变换器,同现有隔离型双输入变换器相比,其优点是结构简单、且可以实现软开关,具有高功率密度和高效率。详细阐述该类变换器的推导过程及其控制策略,以其中某变换器为例,分析其工作原理,并通过一台240 W的原理样机进行实验验证。     

基于SOS开关的脉冲源研制

为开展高重复频率长脉冲全固态脉冲源技术研究,用SOS(semiconuctoropeningswitch)开关和脉冲变压器进行了脉冲源实验研究,由实验调试得到脉冲电压46kV(负载300Ω)和30kV(负载100Ω)、脉冲宽度80ns、重复频率1500Hz的脉冲源。     

高功率微波脉冲功率驱动源研究进展

通过文献调研 ,阐述了高功率微波脉冲驱动源的研究现状、发展趋势及其所涉及的一些如开关、绝缘和材料击穿、脉冲形成和二极管等相关关键技术的发展状况 ,简要评估后得出一些相关结论 ,力图为应用于高功率微波的脉冲功率驱动源系统找出以后的发展方向     

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...     

基于固态LTD的大容量脉冲功率电源

固态直线变压器驱动源(LTD)是新型的脉冲功率电路方法之一.其工作原理基于大量功率半导体器件的同步控制,因此它在电路结构和工作特性方面与传统的脉冲功率电源有很大不同.在此通过实验,首先验证了LTD的基本工作原理,进而试制了一台采用650个功率MOSFET的LTD系统.实验结果分别给出了超过20 kV的最高输出电压和超过3.2 kA的最高输出电流,上升时间(10％～90％)小于20 ns.在此基础上还采用少量的模块验证了双极性LTD的可行性.实验结果同时也显示了开关的导通电阻对LTD输出参数的影响和由此带来的技术问题.     

快放电直线变压器型驱动源用场畸变型低电感气体火花开关

快放电直线变压器型驱动源（FLTD）是组建大型脉冲功率源的新技术,作为其中的关键器件,气体火花开关的动态工作特性对FLTD驱动的负载电流参数有重要影响。为了减小开关电感,简化开关结构,设计了一种三电极场畸变气体火花开关。根据开关内部充电过程和触发过程电场分布的数值计算结果,优化了开关结构,并对开关的静态充电特性和动态触...     

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。     

单级长脉冲LTD模块的设计及分析

为了解直线型变压器驱动源(LTD)的工作特点,掌握LTD对百ns方波脉冲的响应情况,设计了一台可输出电压峰值>20 kV,脉冲半高宽约150 ns的单级长脉冲LTD模块。对整个装置的各个单元的设计进行了详细介绍,通过理论分析进行优化,给出了合理的参数,该LTD模块采用两路并联馈电。每路馈电脉冲由30 kV高压电缆绕制而成的脉冲形成线产生,且为减小回路杂散电感的影响,设计制作了一个低电感、较小抖动的三电极触发开关。初步的实验结果表明,初、次级间电压吻合的很好,验证了理论分析及装置设计。最后针对以上工作中的不足提出了今后的工作重点,包括对磁芯非线性磁导率和损耗的研究,提出更加符合实际的变压器模型,对LTD以及馈电装置的布局研究等,为将来优化设计并多级串联,实现更高电压输出奠定了基础。     

中物院快脉冲直线型变压器驱动源技术研究进展

快脉冲直线型变压器驱动源(LTD)是一种可以直接获得小于100 ns脉冲上升时间的新型脉冲功率技术,在Z箍缩、闪光照相和高功率微波等领域具有重要应用。为此,介绍了近年来以流体物理研究所为代表的中国工程物理研究院在快脉冲LTD模块关键单元技术(如多间隙气体开关、触发系统和磁芯等)、单LTD模块以及多级LTD模块串联装置等方面的研究进展。研究结果表明,LTD具有结构紧凑、参数调整灵活、能量效率高等优点,是未来强流脉冲驱动器设计的优选技术路线。     

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。     

百ns直线型脉冲变压器模块仿真及初步试验

短脉冲直线型脉冲变压器(LTD)是近年发展的一种新型脉冲功率驱动源新技术,LTD模块化后可方便地串、并联使用。为了紧跟国际上短脉冲LTD技术,进一步拓宽其应用领域,介绍了LTD的基本原理后根据国内脉冲电容器、高频磁芯和绝缘子的技术水平,提出了一种电流上升时间约100ns、电流峰值约100kA的一级LTD模块的技术方案;重点介绍了设计模块的结构及磁芯材料的选取;利用通用电路仿真软件Pspice建立了相应的模拟电路模型,并计算了输出参数;在充电±35kV时对设计方案进行的一路单元初步实验中得到短路电流幅值7kA,上升时间(10%～90%)约86ns,单个回路电感约270nH。实验结果表明,设计方案能达到预期指标。     

1MV/100kA快脉冲直线型变压器驱动源装置设计

快脉冲直线型变压器驱动源(LTD)技术是一种可以直接获得<100ns脉冲上升时间的新型脉冲功率技术,在Z箍缩、闪光照相和高功率微波等领域具有重要的应用前景。为了掌握LTD装置设计技术,基于已经研制完成的100kV/100kA快脉冲LTD原型模块,设计了输出电压/电流分别为1 MV/100kA的快脉冲LTD装置。装置由10级LTD模块串联而成,系统总储能为20kJ,次级采用真空磁绝缘传输线结构。装置直径约1.5m,长度约2.2m。根据10级LTD模块串联装置系统电路分析和数值模拟,结果表明在10Ω负载上的输出电压约为1.08MV,上升时间约51ns,脉宽为168ns。同时还针对磁绝缘传输线锥形和直筒形阴极结构建立了简化模型,采用PIC粒子模拟编码对其进行粒子模拟,结果表明,2种结构在负载端的输出电压均约为1MV,输出阻抗接近10Ω,同轴传输线间隙的电子流能够实现磁绝缘。     

现场局部放电试验对称加压方式的补偿电抗器参数研究

特高压换流变压器的现场局部放电试验电压等级高,现场环境复杂,试验要求高。在对称加压方式下,存在被试品端部电位差大,电抗器补偿调节和电压电流测量不便等问题。为获得合理的电抗器补偿方式,减小对称加压方式下各端部电压差,研究了特高压换流变压器电容网络的等效方法,并根据现场试验的参数进行仿真研究,获得了补偿电抗器参数。     

具有大耦合系数的Tesla变压器理论分析

带有开口铁心的Tesla变压器与成形线一体化,使Tesla变压器的耦合系数>0.9。根据Tesla变压器电路模型,得出了输出电压、电流的解析表达式。在此基础上分析了失谐系数、耦合系数等参数与输出电压、能量传递效率之间的关系。指出在工程设计中,应更多时候注意在失谐系数>1时来设计Tesla变压器的能量传输效率,并且应尽可能的提高耦合系数。     

38kHz／375W开关电源变压器的设计

详细介绍了一个带有中间抽头的高频大功率变压器的设计过程和计算方法,以及要注意的问题。根据开关电源变换器的性能指标设计出的变压器经过在实际电路中的测试和验证,效率高、干扰小,表现了优良的电气特性。     

开关电源变压器磁芯磁场与漏磁场的3D仿真研究

利用有限元软件ANSYS建立了一种开关电源变压器的三维模型,并对该模型的磁场与漏磁场分布进行了分析。所得结果对开关电源变压器及开关电源的设计具有一定的指导意义。     

直线电机控制用多输出开关电源设计

针对75 kW直线感应电动机控制系统的需要,设计了一种采用UC3842集成芯片实现的多路输出单端反激式IGBT驱动电源,给系统控制板以及IGBT驱动电路供电.重点论述了开关电源的电路设计及高频变压器的设计,根据设计要求给出了具体设计步骤、电路参数,以及实际的纹波波形.实验结果表明,该电源的可靠性高、稳定性好、输出纹波小,能够适应电网电压10%和负载20%的波动.     

部分磁芯的带绕式脉冲变压器的研制

针对空芯变压器传输效率低的缺点,采取了在带绕式空芯变压器中加入部分磁芯以提高其性能的改进措施。通过比较选择,最终确定用铁基非晶带材料作为磁芯材料,用计算机软件仿真确定只加内磁芯的圆环式结构并根据分析结果制作了初级电感3.1μH、次级电感298.7μH、耦合系数0.87的高功率带绕式脉冲变压器。理论计算和模拟试验得到变压器的变比相一致,部分磁芯变压器是空芯变压器变比的1.2倍,部分磁芯带绕式脉冲变压器的输出电压>635 kV,满足设计和实验要求。