亚纳秒高压脉冲发生器的研制及仿真

以高压脉冲放电管为开关元件研制了一种亚纳妙高压脉冲发生器,实验和仿真表明该发生器可产生上升时间为360 ps,幅值不低于4 kV的亚纳秒高压脉冲信号,并且具有放电稳定、重复性好的特点,可作为研究GIS和电力变压器中局部放电信号超高频特性用的信号源。     

亚纳秒前沿高压脉冲信号发生器

提出了一种新型亚纳秒前沿脉冲信号发生器。该机采用了亚纳秒脉冲放电管，全部充放电回路进行同轴安装。整机抗干扰能力强，能产生幅值不低于２ｋＶ、上升时间小于０．８ｎｓ、脉冲宽度达１５０ｎｓ的矩形脉冲。     

亚纳秒脉冲用于智能GIS局放IED性能试验的可行性研究

气体绝缘金属封闭开关(GIS)以其占地面积小、可靠性高而在电力系统中得到了广泛的应用,但GIS长期运行过程中不可避免的会产生各种各样的内部绝缘缺陷,并伴随产生局部放电现象,甚至会引起系统故障,因此为保障系统可靠运行,对GIS进行局部放电在线监测具有重要意义。局部放电检测具有电学、声学、化学和光学等多种检测方法,其中电学测量手段主要有脉冲电流法和特高频检测法(ultra-high frequency,UHF)。UHF法测量局部放电辐射出来的电磁波的电场强度,而脉冲电流法测量局部放电引起的视在电荷。UHF法相较于脉冲电流法可提取信号中的特高频成分,具有灵敏度高,可带电监测,智能GIS局放IED(智能电子设备)采用UHF+IED的局放监测方法。文中研究了采用上升沿时间为253.75 ps、半高宽约为1.15 ns、最大峰值电压为532 V(0 dB)的亚纳秒脉冲进行智能GIS进行局放IED性能试验的可行性,结果表明:UHF传感器输出信号稳定;局放IED测量结果与亚纳秒脉冲峰值成正相关关系而非线性关系;当亚纳秒脉冲为30～50dB时,IED测量结果分散性较大;因此亚纳秒脉冲信号可用于进行智能GIS局放IED性能试验。     

高压GaAs亚纳秒光电导开关的实验研究

报道了用全固态绝缘结构研制的半绝缘GaAs光电导开关产生高压亚纳秒电脉冲的性能和测试结果。分别用ns、ps激光脉冲触发开关的测试表明，开关的暗态维持电场达35KV/CM，输出电流脉冲上升时间约500ps，达亚纳秒量级。测量了高倍增开关的光电阈值曲线，其最小触发电场阈值≥4.1kv/cm。开关输出电磁脉冲无晃动。3mm电极间隙开关2500v偏置下，入射能量为8μj时获得线性波形，在48μj时获得Look-on波形。     

汞膜形变对亚ns脉冲放电管击穿电压的影响

为研究电源电压对亚纳秒脉冲放电管输出脉冲幅度的影响,建立了基于汞膜电极放电管和无汞放电管的高压亚纳秒脉冲发生器及其参数测试装置。实验中观测到汞膜电极放电管的输出脉冲幅度随电源电压增加而明显增加的现象,但无汞放电管的输出脉冲幅度与电源电压的关系并不明显;用显微镜观测到汞膜电极放电管汞膜形变的现象。用示波器测量2种放电管动态击穿电压的结果表明,只有汞膜电极放电管的动态击穿电压随电源电压的升高而明显上升,汞膜形变是影响汞膜电极放电管击穿电压的主要原因,而且汞膜形变滞后于充电过程。在此基础上,采用汞膜电极放电管,连续调节电源电压,实现了单独、连续地控制脉冲幅度。     

基于薄膜开关的10 kV亚纳秒前沿方波发生器

在脉冲率技术和高电压技术领域内,快前沿方波发生器是用于对高压测试探头进行标定的重要仪器。在前期研究的基础上,设计了新型紧凑低电感固体绝缘薄膜开关;根据Blumlein双传输线原理,使用该开关研制了一台高压方波脉冲发生器,经过测试,获得了亚纳秒前沿的高压方波脉冲,方波波形规则稳定,脉冲前沿小于850ps,幅值在0.5～10kV范围内连续可调。为配合方波发生器的实际应用,研制了高阻同轴型电阻分压器和Y型高压电缆转接头,经过与标准衰减器对比测量,高阻值分压器具有与后者相同的性能参数,可实现对0.5～10k V方波脉冲的实时在线监测;设计了自动换膜机构,使用PLC实现了发生器的系统集成,很大程度上提高了方波发生器的仪器化程度,也使得该方波发生器的使用更加简单和方便。     

亚纳秒级同轴电阻分压器研制及其不确定度评定

为了保证纳秒脉冲电压测量用电容分压器的准确性,需在测量系统标定平台中布置标准电阻分压器作为基准分压器,通过测量结果比对的方式获得电容分压器的频率特性。因此,采用金属膜电阻研制了同轴电阻分压器作为电容分压器标定时的基准;研制了亚纳秒级上升沿的方波校准器,对此同轴电阻分压器进行了方波响应测试;并参照测量不确定度表示通用方法对其刻度因数不确定度和上升时间不确定度进行了评定。试验结果表明,所研制的电阻分压器可有效响应上升前沿约300 ps的方波,取95%置信区间时,其方波响应的刻度因数扩展不确定度为1.264%,上升时间的扩展不确定度为6.92%。     

VFTO传感器校准用2 kV亚纳秒级上升沿方波发生装置研制

为实现对特快速暂态过电压(very-fast transient overvoltage, VFTO)传感器的校准,并测试其测量带宽上限,围绕2 kV亚纳秒级上升沿方波发生装置研制开展工作。分析了方波发生装置的基本原理;设计了阻抗完全匹配的进线端结构;设计了用于陡化上升沿的气体开关结构,试验研究了充气气压对其动作稳定性的影响,确定了气体开关充气气压和间隙距离;基于阻抗匹配和腔体波阻抗连续的基本原则,设计了用于模拟传感器布置环境的同轴传输腔体,结合仿真分析结果,设计了腔体内导体支撑绝缘件的基本结构;研制了可兼做传输腔体末端匹配用的电阻分压器。试验结果表明:所研制的方波发生装置可输出幅值2kV、上升时间<1ns的电压方波。采用该方波发生装置对VFTO传感器进行了校准,确定该传感器的带宽上限为287 MHz,测试环境下的刻度因数为37 877。     

100kV高压ns陡脉冲源的研制

介绍了 10 0 k V ns级上升前沿 5 0 Ω负载的高压脉冲源的设计 ,它的组成、工作原理和主要参数 ,分析了影响脉冲前沿的因素 ,介绍了高压脉冲源并给出了 GTEM室中 ns级双指数波脉冲电场的测量波形 ,其上升前沿 tr<4ns,最佳状态 <3ns。     

纳秒级高压脉冲下示波器输入通道保护装置的设计

在高压试验中,示波器通常会受到高于正常工作电压的瞬时过电压的冲击,如感应过电压、操作过电压等。为了使示波器能够免受高频率大幅值的瞬间冲击电压,设计了一种基于放电管的示波器输入通道保护装置,并在实验室条件下对其进行低压性能测试、高压方波及雷电波下的性能测试。实验结果表明,该保护装置不影响信号的正常测量,高频可达80MHz;响应速度快,能够将千伏级高压脉冲迅速限制在2V以内;可靠性强,可长期稳定工作,适用于纳秒级高压脉冲下信号的测量及示波器的保护。     

空间高可靠高压变压器局部放电分析与检测

基于空间用行波管电源高压变压器的绕组结构及灌封缺陷,分析了行波管电源高压变压器的局部放电机理,提出了用脉冲电流法检测高压变压器的局部放电。介绍了局部放电检测中的脉冲电流法机理,检测系统的构成以及变压器局部放电的检测方法及抗干扰措施。通过局部放电检测,成功地剔除了有灌封缺陷的高压变压器,保证了空间行波管放大器的长寿命运行,避免了行波管高压电源在低气压下放电的发生。最后介绍了一款国外专用于高压电子元器件局部放电的检测系统。     

基于卷积神经网络的高压电缆局部放电模式识别

由高压电缆不同类型缺陷诱发的局部放电(PD)的识别难度较大,尤其是某些相似度较高的电缆绝缘缺陷类型难以区分。提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的高压电缆PD模式识别方法,研究了不同网络层数、不同激活函数以及不同池化方式对识别效果的影响,并与传统的支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)算法进行了对比。结果表明,相比SVM和BPNN,CNN的总体识别精度分别提高了3.71%和4.06%,且能较好地识别具有高相似度的电缆缺陷类型。     

中频供电高压直流稳压电源

提高倍压整流高压发生器的供电频率 ,是改善高压电源性能的有效途径 ,将相位控制串联谐振逆变器应用到高压电源的中频供电中 ,介绍其工作原理和设计 ,讨论提高频率后的优点和存在的问题 ,并给出了实验结果     

隧道敷设高压电缆特征导纳模型及局部放电信号幅值分布特性

为了研究交叉互联电缆中局部放电信号的幅值分布特性,基于Tylavsky公式建立了隧道内三相电缆系统的参数化特征导纳模型,利用该模型计算得到局部放电脉冲电流在交叉互联线上的幅值分布公式。研究了电缆的敷设方式和隧道环境对幅值分布的影响。最后通过模拟实验和现场数据验证了所提模型和结论的正确性。研究结果表明:信号幅值分布由特征导纳比值决定且呈现"两大一小"的特点;随着电缆中心间距、电缆中心距隧道内壁距离的增大,三相幅值差异逐步减小。     

基于氢闸流管的高压脉冲电源

针对高压脉冲电场杀菌技术对于系统核心部分高压脉冲电源的要求,设计一种输出脉冲电压峰值可达5～30 kV(100 V步进可调),输出脉冲频率为200~1 000 Hz可调,脉冲宽度为0.2~2μs可调,脉冲前沿<100 ns的高压脉冲电源。该系统利用单片机进行自动控制,通过可调直流高压电源和储能元件作为能源系统,利用氢闸流管作为主放电开关,控制脉冲峰值和频率,最后通过脉冲变压器升压在杀菌腔体的极板上得到所需的脉冲电场。     

高压侧测量用电源设计

分析了高压侧测量用电源从母线电流取能的供电方案,针对高压母线电流动态变化范围大的特点,设计互感器时使铁心大多情况下处于饱和状态,当母线电流较小时用锂电池作备用电源辅助供电,当母线电流较大时作为能源,同时对锂电池充电.介绍了2种具体的电源方案:一是采用稳压管吸收多余电流的简便设计,可以限制输出电压,该电路适用于100 mW以下的低功耗电路,电源体积较小;二是采用晶闸管限定交流输入电压峰值,对于母线电流变化范围大的应用场合,控制了整流电路输出电压上限,宽范围直流输入电压采用DC/DC稳压输出.     

脉冲氙灯电源的设计及在水质分析仪中的应用

针对国外脉冲氙灯配套电源模块价格昂贵,订货周期长的问题,河北先河环保科技股份有限公司自行研制了脉冲氙灯的高压供电电源,不仅满足了设计要求,而且降低了仪器的研发生产成本,缩短了研发周期.介绍了脉冲氙灯的应用背景,研究了脉冲氙灯高压供电模块的电路设计原理,将此高压电源模块应用在水质在线分析仪器上对标准溶液进行了测试,对得到...