双腔准分子激光器脉冲充电电源的研究

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求,设计了高重频高精度的脉冲充电电源.该电源采用LC谐振倍压的方式,同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电,倍压比为1.87.通过对电源工作时序的调节,实现千赫兹高重频放电激励,在电源输出电压约为1300V时,充电电压精度为0.18%.结果表明,通过充电电压精度控制单元,对充电电压反馈调节,可以实现充电电压的高精度.     

小型折叠腔自由振荡TEA CO2激光器实验研究

分析了TEA CO2激光器和差分吸收雷达的工作原理,研制了一种新型双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器.详细分析了折叠腔TEA CO2激光器的结构及其设计特点.对影响气体快放电过程的各种因素,如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究,确定了充放电谐振回路的最佳参数,实现了双通道的稳定辉光放电.对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究,得到最大输出能量约为722 mJ.     

小型折叠腔自由振荡TEA CO2激光器实验研究

分析了TEA CO2激光器和差分吸收雷达的工作原理，研制了一种新型双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。详细分析了折叠腔TEA CO2激光器的结构及其设计特点。对影响气体快放电过程的各种因素，如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究，确定了充放电谐振回路的最佳参数，实现了双通道的稳定辉光放电。对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究，得到最大输出能量约为722 mJ。     

脉冲气体激光器磁压缩放电电路的仿真

为了降低用于脉冲气体激光器的全固态磁压缩放电电路的放电延时抖动,采用PSPICE软件对全固态磁压缩激励电路进行仿真分析,完成了对充电、磁开关复位以及整个放电过程的初步模拟。模拟结果显示,初始储能电容电压1V的波动会引起放电时间5ns~10ns的抖动,抖动时间随着充电电压的升高而降低;通过采用特制的两级耦合复位回路来降低放电延时抖动,该复位电路可将放电抖动从微秒量级降低到纳秒量级。结果表明,降低抖动的关键因素在于充电过程中高频交流纹波经复位电路耦合将磁芯复位到一稳定状态,使磁开关、可饱和脉冲变压器的工作状态更加稳定。建立的仿真模型,对低放电抖动的脉冲放电激励电路设计可提供参考。     

兆瓦级TEA氮分子激光器及其输出特征

我们研制了一种电容转换式电路的大气压氮分子激光器,其储能电容是一个改进了的Marx发生器,可以产生约三倍于充电电压的放电电压。用条纹相机观测了输出激光的脉冲波形,并用快速响应的能量计对其输出脉冲能量进行了测量,测得输出的脉冲宽度为0.7ns,峰值功率达1.46MW。     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

一种实现50 ms断电维持供电的电路设计

针对机载28 V直流供电系统50 ms供电中断的情况,基于钽电容储能作用,采用充电电路、储能电容、放电电路的结构,设计了一种50 ms断电维持供电电路。在输入正常时,由充电电路将钽电容充电至高压来存储能量;当输入断电时,由放电电路将钽电容储能尽可能释放给后级DC-DC变换器,从而实现50 ms不间断供电。分析了电容充电浪涌电流和断电维持电压振荡的问题,提出了充电限流和宽滞回电压欠压保护方案。经实验电路测试验证,满足指标要求。     

CO2激光器高压高频充电电源的应用研究

为改善现有CO2激光器工频充电电源体积、重量大、充电精度低等缺点,开展高频高压充电电源的研究,研制一台采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路、输出电压36 kV、输出平均充电功率为10 kJ／s的高频高压充电电源。该电源系统采用三相380 VAC作为供电系统,大功率智能功率模块（IPM）作为全桥逆变电路,逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电;同时,电源应用电压、电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大反馈到电源控制芯片SG3525,SG3525通过判断反馈信号的大小控制输出PWM驱动信号的占空比。实验结果表明：电源输出电压36 kV,输出平均功率为10.8 kJ／s,充电效率为0.82,电源纹波系数为1％。电源系统保证了激光器稳定工作在30 Hz条件下。     

脉冲HF激光器预电离设计及效果评估

气体介质稳定体放电是放电激励气体激光器高效输出的基础和前提,预电离是实现高压气体介质稳定体放电的有效技术途径之一。基于放电激励脉冲HF激光器电气结构总体设计要求设计了结构紧凑的紫外光自动预电离装置, 并对其在气体介质中预电离产生的初始电子数密度进行了数值模拟。模拟结果表明:在整个放电区域内初始电子数密度均在109/cm3左右,满足介质体放电要求。通过激光器能量输出实验评估了预电离效果,对SF6和H2混合气体介质,在充电电压较低时,输出能量有数倍的提高;对SF6和C2H6混合气体介质,在充电电压20 kV时激光器输出能量由200 mJ提高至297 mJ,提高了近50%。实验结果表明:该预电离装置对改善激光器能量输出特性有明显效果。     

环保型电容储能式电蚊拍的设计与实现

本文所述电蚊拍采用超级电容作为储能电源,超级电容虽具有节能环保的性能优势,但同时存在输出电压随能量释放而降低的问题,为此,本电蚊拍电源电路采用芯片TPS61200来保证电源电压稳定输出;针对超级电容充电安全问题,首次设计充电保护电路,并进行电路仿真。最终设计与实现了环保型电容储能式电蚊拍。     

一种超级电容储能的双向逆变电路及其控制策略

为解决数控机床加工中意外掉电退刀、伺服单元外接制动电阻产生能耗等问题,提出了一种超级电容储能的双向逆变电路,使得伺服系统在突然断电状态下,储能模块能够继续短时地给数控机床系统供电,完成断电回退的功能。该电路可以提供更高的输出电压和占空比,且在应用中可以取消伺服单元外接制动电阻而将制动能量循环利用,同时提出了相应的控制策略。该电路包括Buck/Boost电路、信号采样电路、PWM逻辑控制电路和互锁驱动电路,通过调节两路互为180°的PWM波占空比及充、放电信号来实现升、降压闭环控制,从而完成能量的双向传递。该拓扑简单、高效,性能稳定,以最少的功率器件实现大功率转换及输出。最后,实验波形验证了所提方案的可靠性。     

905nm InGaAs脉冲激光二极管驱动电流特性分析与测试

为了实现高功率905nm InGaAs脉冲激光二极管激光脉冲宽度和峰值功率可调,采用现场可编辑门阵列产生触发脉冲、集成模块EL7104C作为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）驱动、以MOSFET为核心开关器件控制高压模块和储能电容之间充放电的方法,设计了脉冲激光二极管驱动电路,对驱动电流特性进行了理论分析和实验验证,取得了不同电容和高压条件下的电流脉宽和峰值数据,分析了具体变化关系,并以此进行了光谱和功率-电流特性测试。结果表明,影响驱动电流脉宽和峰值电流的关键因素是电容大小和充电高压,脉冲激光二极管驱动电流峰值在0A~40A、脉宽20ns~100ns时可控调节,脉冲激光二极管最大峰值功率输出可达40W,实现了脉冲式半导体激光器输出功率和脉冲宽度的可控调节。该设计与分析对近红外高功率脉冲激光器的可控驱动设计具有一定的实用参考意义。     

DC-DC电荷泵的研究与设计

以Dickson电荷泵的基本原理为出发点，研究了一种将正电压输入转为负电压输出的开关电容电路。由于开关电容的充放电特点，为确定电容时间常数，采用非交叠时钟控制信号避免了由于时钟交叠而造成的当电容充电还未完成即对下一级电容进行放电的现象。同时，参考功率MOS-FET的电容模型通过增大驱动电路的电流减小了开关管的上升延时，提高了开关动作的速度，使转换效率得到明显提高。此电路结构简单，性能优良，易于集成，可广泛应用于输出负电压的电源产品中。     

纯电动汽车实验台架用直流电源稳压控制器设计

针对纯电动汽车实验台架使用蓄电池作为实验能源存在难以保证实验连续性与长期性的问题,提出了用整流电路代替蓄电池作为实验台架设备能源这一方案。采用电容滤波加单片机闭环控制稳压的方法克服了整流电路输出电压纹波系数过大、输出电压随负载变化等缺点,保证了整流电源输出电压动态稳定。实验测试表明,该电源近似具有恒压源的输出特性．可以...     

A Bidirectional DC–DC Converter for an Energy Storage System With Galvanic Isolation

This paper addresses a bidirectional dc-dc converter suitable for an energy storage system with an additional function of galvanic isolation. An energy storage device such as an electric double layer capacitor is directly connected to a dc side of the dc-dc converter without any chopper circuit. Nevertheless, the dc-dc converter can continue operating when the voltage across the energy storage device drops along with its discharge. Theoretical calculation and experimental measurement reveal that power loss and peak current impose limitations on a permissible dc-voltage range. This information may be useful in design of the dc-dc converter. Experimental results verify proper charging and discharging operation obtained from a 200-V, 2.6-kJ laboratory model of the energy storage system. Moreover, the dc-dc converter can charge the capacitor bank from zero to the rated voltage without any external precharging circuit.     

基于双向半桥DC-DC的超级电容器储能系统仿真研究

引入了双向半桥DC—DC变换器对超级电容器进行充放电的换流方式;阐述了超级电容器在双向半桥DC—DC变换器工作原理;分析了单端稳压和稳压快速充电两种控制策略,并给出了双闭环控制的原理框图;最后搭建了以直流电机为负载的上述两种控制策略下的仿真系统,通过设定电机运行多种工况,完整地考察了超级电容与位能负载间的多种换流情况。仿真结果验证了该变换电路不仅能够实现馈能的完全吸收,还具有较’陕速的放电过程动态响应,且电路简单,易于工程实现,满足了位能型负载下超级电容器储能系统的变换要求。     

基于超级电容的列车制动能量回收控制策略

针对列车电制动回馈能量回收与利用问题,文中通过分析列车运行特性,重点探究了列车运行过程与牵引网电压波动之间的关系。结合牵引变电所供电功率与列车用电功率动态不匹配特性,采用车载式制动能量回收利用系统的方案,提出了基于列车用电功率动态变化的超级电容充放电控制策略。该方案主要由超级电容串并联储能单元和双向DC-DC变换器组成。利用MATLAB进行建模仿真分析,结果表明,该控制策略在有效回收利用列车制动能量的同时抑制了牵引网电压波动,为列车制动能量回收与利用提供了有效的解决方案。