旋转火花开关多脉冲触发系统设计

为提高触发旋转火花开关的稳定性和可靠性,研制了一套输出电压及频率可调的高压脉冲触发系统。该系统应用多脉冲触发模式,采用可调直流电源和储能电容作为能源系统,利用半导体开关器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为主开关控制放电周期和脉冲宽度,由数模混合电路构成信号源控制IGBT的通断,经过高压脉冲变压器在负载上获得需要的高压脉冲。实验结果表明,该系统在500 Hz的重复频率下能连续稳定地输出高于38 kV的高压重频脉冲,脉冲宽度为20μs,能稳定触发旋转火花开关。通过多脉冲触发的应用,提高了触发系统的可靠性和稳定性、减小了触发系统的体积和重量。     

一种多级重接式电磁发射系统的触发电路

重接式电磁发射是电磁发射的一种形式,利用电磁能量推动发射体前进.多级发射的关键在于各级能量的有序释放,因而要求开关正确而可靠地动作.所研究的触发电路中,高压触发脉冲发生电路采用三电极间隙产生陡化的高压触发脉冲,使触发真空开关导通延时的精度被控制在1μs以内.触发信号发生电路采用HFBR-0400系列光发射器和光接收器作执行元件,抗干扰能力强,在多级电磁发射实验中,消除了级间互扰造成的误触发.光发射器和光接收器之间采用光纤连接,有效地实现高压触发部分和低压控制部分的隔离.     

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用，脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求，设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成：主电路为8级Marx电路串联，MOSFETs作为充放电控制开关；触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作；LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好，充电速度快，结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述，并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机，实验样机参数为脉冲电压0～4 kV,重复频率0～8 kHz可调，脉冲宽度5～12μs可调。     

采用模块RSD触发技术的高压固态脉冲电源

为了将超高速大功率半导体开关反向导通型双晶复合晶体管(RSD)用于构建高压重频固态脉冲源,研究了一种将RSD及其触发电路集成模块进行串联的RSD堆触发技术。首先建立RSD器件反向触发数学模型,并经过多次串联触发测试获得实验数据,通过对波形数据分析得到该模型的参数值;然后基于此模型,按照开关通流容量对预充电荷量的要求,对RSD并联谐振触发单元的谐振参数设计进行了Matlab仿真分析,确定谐振电路电阻、电感、电容参数优化值分别为:0.5Ω、1.75μH和0.2μF;最后,单个模块的触发实验验证了器件反向触发数学模型和预充电路参数设计的合理性,为10kV高压固态脉冲电源的6模块RSD串联触发电路的实现建立了基础。     

CINRAD/CC雷达信号频谱特性分析应用研究

CINRAD/CC雷达是一种功能强大的智能型全相参脉冲多普勒天气雷达系统。其发射分系统的功能是在本分系统速调管阴极调制脉冲持续期间,将接收分系统激励源分机提供的宽度1μs(或2μs)、峰值功率0.5W的发射脉冲激励信号,放大成为宽度1μs(或2μS)峰值功率250kW的大功率、全相参、高品质的射频发射脉冲。而雷达发射机脉冲激励信号的稳定与否直接影响到整个雷达的探测能力。雷达发射信号的稳定性是指射频信号的振幅、频率(或者相位)、脉冲重复频率和脉冲宽度的稳定性,任意一个参数的不稳定性都会影响高性能雷达主要性能指标的实现。利用安捷伦公司的频谱分析仪E4405B对雷达频谱特性进行全天24h不间断的跟踪,通过一个月的雷达频谱对比分析,掌握了安徽四创电子公司的CINRAD/CC雷达系统工作状况。气象预报的准确与否与气象资料的准确度直接相关,雷达性能参数的稳定度直接影响着气象资料的准确度,利用安捷伦公司的频谱分析仪对雷达频谱进行实时监控,在雷达频谱异常的情况下,采取人工干预的办法,保证雷达参数指标的稳定度,从而提高气象资料的准确性,最终提高气象预报水平。     

基于脉冲形成线的脉冲方波电源设计

为研究某种高压氧化锌(ZnO)陶瓷压敏电阻的特性,设计了用于该电阻测试所需的高压脉冲方波电源。利用脉冲形成开关和高压脉冲形成线网络相结合的原理,采用固体半导体开关器件来产生触发脉冲信号。运用场畸变火花开关作为脉冲形成开关,去控制由脉冲形成线网络构建的储能单元进行放电。再通过应用脉冲变压器进行传输与能量变换后,最终在这种高压ZnO陶瓷压敏电阻负载上,实现输出电压幅度不大于40 kV、脉冲宽度不小于4μs、脉冲前沿不大于1μs的高压脉冲方波信号。     

模块化双极性固态指数衰减脉冲电压源研制

为了模拟特高压直流换流阀饱和电抗器绝缘电气应力,研制了1台模块化双极性固态指数衰减脉冲电压源。参照1 100 kV/5 000 A特高压直流换流阀饱和电抗器的电压参数要求,采用双极性Marx电路与脉冲变压器组合的新型拓扑结构,并进行理论设计和PSPICE电路仿真,仿真结果与所需波形参数一致,证实所设计电路的正确性。结果表明:发生器在容性负载为12.5 pF时,可输出频率为50 Hz的双极性脉冲电压。正极性电压脉宽11.40μs,上升沿1.18μs,幅值0-10.9kV可调;负极性电压脉宽68.2μs,上升沿21.38μs,幅值0～2.27 kV可调。该模块化脉冲电压源可为后续研究工频脉冲电压下饱和电抗器绝缘的局部放电机制和老化失效机制提供实验条件。     

固态限流器晶闸管多路隔离驱动触发系统研制

介绍了新型固态短路限流器的工作原理 ,给出了装置结构布置方式 ,设计了用于该限流器的多路隔离输出电流源为触发驱动系统供电 ,同时给出了晶闸管驱动电路拓扑结构。设计的驱动电路输出波形上升沿约 1μs,保证了可控硅器件快速导通 ,强触发宽度 10 0 μs,保证了触发可靠性。     

基于电快速脉冲群发生器主电路的建模和设计

为了提高电快速瞬变脉冲群发生器输出波形的质量,分析了脉冲群发生器主电路的工作原理,建立了发生器波形形成电路的等效模型,研究了等效电路储能电容充放电过程,利用电网络分析法推导了高压脉冲波形的数学解析式。基于脉冲波形的时间特性,确定主电路结构参数;采用单一变量法和Pspice仿真研究脉冲峰值的幅值特性,选取合适的陡化电容。考虑寄生参数对输出波形的影响,采用方波控制开关的方法建立脉冲群主电路的模型,实现脉冲群波形的输出仿真。在此基础上,设计了电快速瞬变脉冲群发生器的主回路,并搭建了脉冲波形测试平台。测试结果表明,单个高压脉冲上升沿、半宽和脉冲幅值均符合IEC61000-4-4标准中的要求,验证了主电路参数的合理性。     

多路输出隔离驱动电路及其在短路限流器中的应用

给出了一种新颖的多路输出隔离驱动电路，它利用分布式电流源供电方式，解决了多路隔离输出的困难，减少了变压器绕组匝数，提高了能量传输效率。驱动电路输出波形的上升沿大约为1μs，保证了晶闸管的快速导通，强触发宽度为100μs，保证触发的可靠性。     

基于上流有限元法对高压直流输电线路下合成电场的研究

高压直流输电线路产生的地面合成电场和离子流密度是设计和建设输电线路时应考虑的2个主要电磁环境指标。为预测高压直流输电线路的电磁环境问题,基于上流有限元法开发了相应的分析预测软件。同轴圆柱结构的解析解和实验线路的测量数据验证了该方法的有效性。最后,分析了双极线路情况下线路高度、极间距和表面状况以及单极情况下风速对地面合成场强和离子流密度的影响,这些结果对设计高压直流输电线路具有一定的指导意义。     

德宝直流工程系统调试部分问题及解决方案

叙述了德宝直流控制保护系统调试过程中遇到的值班极控系统掉电引起的VBE脉冲闭锁、丢脉冲保护误动以及旁通对运行模式时脉冲闭锁等问题,分析了问题出现的原因,提出了针对这些问题的解决方案.     

云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析

2013年5月26日,为进一步验证云广特高压孤岛状态下的电压、频率控制策略,开展了孤岛方式下的单极闭锁性能试验。试验表明,孤岛系统出现单极闭锁后,机组发电功率和直流输送功率能协调控制,并恢复稳态。但整流站直流站控系统无功控制模式若为定无功功率控制模式,将导致孤岛系统交流电压控制失败,电压长期越限,引发交流滤波器过负荷跳闸,导致双极相继闭锁。试验结论为,云广特高压孤岛方式下,禁止整流站直流站控无功控制模式选择为定无功功率控制模式,同时有必要进一步开展后续试验,对当前孤岛系统交流电压控制策略是否足够安全可靠进行验证。     

Use of mass loading to operate a thin film ultrasonic transducer in the 300 kHz–10 MHz frequency range

Thin film ultrasonic transducers have been designed which operate over an important frequency range, 300 kHz to 10 MHz. The transducers were made using piezoelectric aluminium nitride films a few microns thick. The films would have a fundamental thickness mode resonance at 1–3 GHz if fabricated as an unsupported film, however operation at much lower frequencies has been demonstrated when the transducers are fabricated on bulk substrates. This would enables them to be used in ultrasonic non-destructive testing in circumstances where the film can be deposited directly onto the object under test. We have found that the major factors influencing the below-resonance operation of the thin film transducers are the device impedance, the spectrum of the excitation pulse, and any mechanical (mass) loading applied to the back face of the transducer. Results are presented showing that the evolution of device impedance as a function of device area could be predicted using a PSpice model of the thin film transducer. The ability of the transducer to generate longitudinal mode pulses rather than shear wave pulses was found to depend on increasing the mechanical loading at the back face of the transducer. This mechanism for pulse generation was confirmed by Finite Element Modelling using PZFlex.     

双馈风电场接入交流或交直流混合系统低频振荡 模态对比分析

目前,风电并入交直流混合系统低频振荡模态研究未见文献报道。在PSASP中搭建了CEPRI36节点系统中含双馈风电场的纯交流系统和交直流混合系统的小信号稳定性分析的详细模型。对计及了风力机传动链、双馈发电机、变换器和直流输电动态模型及其控制策略,且直流系统运行在双极两端中性点接地、单极大地回线、单极金属回线、单极双导线并联大地回线四种不同接线方式下的小信号稳定性进行了仿真。从双馈风电场接入交流或交直流混合系统并参与有功或无功调度两种运行方式角度,采用模态分析法进行了电网区间和局部区域低频振荡模态对比分析。结果表明：双馈风电场接入交直流混合系统的低频振荡特性不仅与直流线路运行接线方式存在关联,而且受接入的风电场运行方式影响。与接入交流系统比较,接入交直流混合系统区间振荡的恶化程度变大、稳定裕度更差。     

一种基于级联延迟信号消去锁相环的高压直流输电同步触发控制

现有同步触发控制在交流故障下无法精确产生触发脉冲,这将增大逆变器发生后续换相失败的风险。为此,该文通过建立小信号模型对同步触发控制系统进行详细分析,提出一种改进同步触发控制方法。该方法采用级联延迟信号消去锁相环快速跟踪换相电压相位,并根据交流故障快速检测改进触发方式,使得实际触发角快速准确地跟随触发角指令,有利于高压直流控制系统的精准调节。最后,利用CIGREHVDC标准测试模型对改进同步触发控制进行测试。仿真测试结果表明,该改进同步触发控制能够有效降低逆变器发生后续换相失败的概率,显著提升高压直流输电系统在故障后的恢复性能。     

基于C8051F064混合信号微控制器的SMBus应用

C8051F064混合信号微控制器具有片内SMBus接口,该接口是双线双向串行总线,并可工作在主方式或从方式.阐述了SMBus协议,有从主发送器到被寻址的从接收器和被寻址的从发送器到主接收器的2种数据传输类型,且都由主器件启动,并提供串行时钟.介绍了C8051F064中实现SMBus主发送方式和主接收方式的工作时序,说明了SMBus串口的访问和控制是通过5个特殊功能(控制、时钟速率、地址、数据和状态)寄存器实现.结合JW3010直流信号源,介绍了SMBus的应用.     

Pulse generation for soliton systems using lithium niobatemodulators

We describe the principle of operation and performance of several soliton pulse sources and also a complete soliton transmitter based on lithium niobate modulators. Subsystems based on lithium niobate modulators are attractive because the modulators are now commercially available, qualified for system use, can operate up to very high speeds, and can operate over a wide wavelength range. The pulse sources we describe are based on two techniques. The first is the chirped pulse compression technique in which one or two sinusoidally driven modulators generate frequency chirped pulses that are subsequently compressed to the desired width using dispersion in a fiber. In the second technique, sinusoidally driven modulators are cascaded serially to form pulses. Using these techniques we produced nearly transform-limited pulses at repetition rates up to 15 GHz with a FWHM pulsewidths from 10-33% of the pulse period. A complete soliton transmitter using a single modulator to simultaneously generate optical pulses and encode data is also discussed. The performance of this compact transmitter in a 2.5-Gb/s soliton system experiment is comparable to other more common soliton transmitters     

特高压直流对500kV变压器直流偏磁的影响分析

直流系统单极运行时会在周边变压器中引起直流偏磁,以江苏苏北电网±800 k V晋北—南京、±800 k V锡盟—泰州、±800 k V陇彬—徐州特高压直流工程为例,研究其对500 k V变电站直流偏磁的综合影响。兼顾各接地极附近土壤情况,采用综合水平多层土壤模型,建立了苏北电网直流系统模型,对单条或多条直流线路同时单极运行时附近变电站的偏磁电流进行仿真分析。结果表明:土壤电阻率越大,距离接地极同一位置处地电位越高;多条直流线路同时单极运行时主变偏磁电流数值等于各单条直流线路单极运行时的代数和;相邻变电站的抑制措施应综合考虑。     

直流输电换流阀点火脉冲的研究

点火脉冲是直流输电系统中换流阀控制的关键技术之一,也是控制保护平台国产化设计的研究重点。描述了用于控制换流阀导通的点火脉冲的产生原理,通过该原理分析了点火脉冲产生过程中频率跟踪器以及相位积分器的主要功能及实现方法。分析了6脉动换流阀点火脉冲等间距的重要性以及如何确保产生的点火脉冲间距误差能够尽可能的小,并针对该设计建立了相应的试验方法。较完整地叙述了换流阀点火脉冲的产生原理及实现方法,对于直流输电控制保护的国产化设计提供了有力的支持。