基于可饱和脉冲变压器谐振充电的快脉冲功率源研究

基于可饱和脉冲变压器建立1种新型谐振充电装置，将脉冲变压器提升电压作用与磁开关陡化脉冲作用相结合大幅度提高输出电压的前沿。通过分析新型谐振充电装置的工作模式，确定面向快丝阵Z箍缩早期行为研究需求的谐振充电装置的参数。新型谐振充电装置驱动气体火花开关自击穿时延抖动比采用传统谐振充电装置降低50%以上。初始充电电压19kV、电极间距5.5mm、1.01325×105Pa气压下自击穿时延抖动降低至13ns。在高气压下气体火花开关的击穿电压稳定性也有大幅度的提高。利用新型谐振充电装置改进应用气体火花开关陡化脉冲变压器输出电压前沿的脉冲功率源的技术方案，建立的小型脉冲功率源可以极低的时延抖动和较高的击穿电压稳定性输出快Z箍缩预脉冲水平的脉冲电流。低时延抖动的脉冲功率源有助于对金属丝电爆炸等丝阵Z箍缩早期行为开展精确的高时空分辨率的同步诊断。     

350kV可变脉宽的纳秒脉冲发生器

介绍了可产生 35 0 k V脉冲方波且脉宽可变的脉冲发生器。装置由 Marx发生器产生纳秒级脉冲电压 ,对成型线充电后由主开关对负载电阻放电 ,在负载电阻上得到 ns级脉冲电压。改变 Marx输出电压、主开关击穿电压和负载电阻阻值 ,可调节输出 ns脉冲的幅值 ;改变成型线的长度可改变输出脉宽     

陡化前沿Marx发生器中开关过电压的研究

为了解陡化前沿Marx发生器单级放电回路中影响气体火花开关过电压的因素,在理论分析了过电压幅值后进行了实验研究。分析认为:消除级间元件的耦合电容与增大开关电极对地的分散电容是设计陡化前沿Ma-rx发生器的关键;10级陡化前沿Marx发生器放电模型的计算分析表明,开关电极对地分散电容还应具备一定的数值才能实现快前沿高压脉冲的建立。基于以上分析设计制作的10级陡化前沿Marx发生器充电40 kV时,在90Ω负载上得到了电压幅值约为210 kV,电流约为2.3 kA,脉冲前沿时间约为4 ns的高压脉冲,验证了分析的正确性。最后分析了发生器工作在SF6气体中分别采用电感隔离充电与电阻隔离充电时发生器输出脉冲波形的差异,并对陡化前沿Marx发生器的进一步优化设计给出了一些实用的建议。     

紧凑型电感隔离快Marx发生器

为了实现脉冲功率装置小型化和实用化,作为初级储能装置的Marx发生器,采用紧凑型结构设计的直接驱动装置成为研究热点。为探索紧凑型Marx直接驱动负载的可行性及相关的设计方法,设计了一台采用电感作为充电和接地器件的紧凑型气体绝缘快前沿Marx发生器并进行了相关实验。初步的实验结果表明,Marx放电正常,充电19kV时,在26Ω负载上可得到145kV的高压脉冲输出。可看出Marx发生器直接驱动有其自身的优势,需要注意的是发生器与负载的连接问题。     

小型X-pinch装置的设计

X-pinch等离子体是一种高辐射强度的亚纳秒脉冲X射线点源,非常适合作为X射线相位差衬托照相的光源,因而在临床医学、生物科学上具有重要的应用前景。通常用于驱动的X-pinch装置的脉冲功率源体积庞大、造价较昂贵,难以满足方便使用的要求。为此,介绍了一台桌面型X-pinch装置的结构设计、参数计算及仿真。装置由Marx发生器、脉冲形成线、主开关和负载4部分构成。Marx发生器结构采用4台67 nF/80 kV电容器及2个三电极火化间隙开关构成的正负充电线路。电容器充电电压为60 kV,初始储能480 kJ,通过电缆将能量传到脉冲形成线。形成线选用以去离子水作为介质的同轴结构,长84 cm,输出阻抗1.5Ω,预计装置的输出脉冲50 ns,通过充以N2气体的自击穿火花开关,将能量释放给负载。设计装置输出电流>50 kA,上升时间~50ns,输出功率约5 MW,适合驱动直径几μm的金属丝负载。整个装置可以放在1.8 m×0.8 m的带轮子的工作平台上,方便移动到各处进行X射线光相位差衬托照相。     

固态Marx发生器研究进展

为推动固态Marx发生器技术的研究和发展,介绍了近年来国内外学术界对固态Marx发生器技术的研究现状,重点分析了固态Marx发生器涉及的隔离充电技术、陡化技术以及负载能力等关键技术问题,并展望了其未来发展的趋势。固态Marx发生器的固态开关采用独立触发方式,每个开关可分别控制开通和关断,具有多参数特制、高频化、寿命长3方面的突出技术优势。通过采用隔离充电方式,可以实现低压充电电源和高压脉冲输出之间的电气隔离;通过陡化技术,可以实现数十ns脉冲上升沿输出;结合特定设计,固态Marx发生器可适用于驱动电阻、电容、电感以及它们的组合型非线性负载,在一定范围内调制出需要的电压、电流波形,具有较大的灵活性。伴随着半导体开关器件以及电力电子技术水平的发展,固态Marx发生器将向小型化、集成化和模块化方向发展,满足脉冲功率技术未来不断提高的应用需求。     

脉冲气体开关用SF6混合气体放电特性的研究

脉冲功率技术在大功率激光、Z箍缩、高功率微波和材料合成等领域均有非常广泛的应用,气体开关是脉冲功率装置中关键元件之一.为了获得开关间隙中不同气体电介质时开关工作性能、开关寿命等的变化规律,笔者针对一种典型结构的场畸变气体开关,采用工程中常用的正负充压回路方式,通过改变SF6/N2、SF6/Ar混合比、气压和电极间距等实...     

基于快Marx发生器的紧凑型重频脉冲驱动源

为了实现重频脉冲功率源小型化,研制了基于快Marx发生器的紧凑型重频低阻抗脉冲驱动源。采用低功率电源(比如30 V电池)作为初始能源,重频高压充电电源集成大容量超级电容,可脱离外部电源重频对Marx发生器充电至100 k V,结合对高压充电电源和脉冲触发源的同步控制,实现Marx发生器的重频高功率多脉冲输出;Marx发生器中采用薄膜脉冲电容器、小型化气体开关、电感隔离以及SF6气体绝缘等设计,最高建立电压800 k V、额定储能1.6 k J;高压充电电源和脉冲触发源采用真空灌封绝缘胶等紧凑设计,全系统集成后外形尺寸约0.9 m×0.45 m×0.45 m。在实验中获得了重复频率10 Hz、脉宽150 ns、峰值电压400 k V、电流21 k A的连续多脉冲输出,为研制更高性能的小型化重频脉冲驱动源奠定了基础。     

X箍缩放电等离子体及其应用

为了拓展读者对高电压新技术及放电等离子体的视野,根据作者近期的实验结果,并结合一些他人的研究成果,对X箍缩放电等离子体及其应用进行了综述。X箍缩是以两根金属细丝作为脉冲大电流的放电负载,由于脉冲大电流磁场对等离子体的箍缩作用,在叉丝交点处将产生高温度高密度等离子体,并形成高亮度的亚ns脉冲X射线μm级点源。鉴于这两根细丝交叉并接触于一点呈"X"形状,故称之为X箍缩。X箍缩可以作为X射线源,应用于高能量密度物理领域,例如对丝阵负载Z箍缩等离子体进行背光照相,也可以应用于生物医学领域,例如对X射线弱吸收的生物体进行相衬照相。文中首先简单介绍了X箍缩工作原理及其放电发展过程;然后描述了X箍缩装置构成、驱动电流参数及其和叉丝负载质量的匹配要求;紧接着重点并详细介绍了X箍缩的X射线辐射特性;最后给出了X箍缩在X射线背光照相和相衬成像方面应用实例。     

Marx发生器驱动的电感储能型脉冲功率源

为研制电感储能型高功率脉冲源,实验研究了采用Marx发生器驱动电感储能-电爆炸丝断路开关的技术途径。研究表明,以等效电容1μF的Marx发生器作为能源,采用1.5μH的储能电感和上百根直径0.05mm、长560mm金属丝并联形成的断路开关,在Marx发生器等效输出电压>180kV时,可在约10Ω负载上输出峰值功率>40GW,能量传递效率>50%,脉宽近200ns,前沿约50ns的脉冲,从而证明该技术途径可较大幅度提高脉冲功率源的输出功率和能量传递效率。     

双输出绕线式发电机理论分析

双输出绕线式发电机的定转子绕组之间不仅有磁的联系,而且有电的直接联系。本文从它的特点出发,避开了异步电机的多时轴、单矢量理论,提出了一种新的理论分析方法,直接导出了各物理量的表达式。     

发电机出口断路器（GCB）应用的探讨

近年来,在电力工程设计中对于发电机出口断路器的安装存在很多争议,是否需要安装发电机出口断路器,各方都有不同的意见,对发电机出口断路器应用的一些问题作以初步探讨。     

同步发电机绝对转子角测量方法研究

本文介绍了同步发电机绝对转子角的定义,提出了一种测量绝对转子角,进而获得高精度的相对转子角的方法;此方法不使用机端电压过零整形脉冲,而是将机组键相脉冲与GPS定时脉冲比相,并能够自动整定初始位置角,因此,测量结果不受发电机运行状态的影响,能够在各种运行方式和扰动情况下获取高精度的绝对转子角。本文提出的方法已在大量火电厂、水电厂工程中实际应用,效果良好。     

Characteristics of superconducting generator at high response excitation

Superconducting generators have many advantages, one of which is their ability to improve the stability of power systems because of their low synchronous impedances. The advantage may be increased by adoption of high-response excitation. The first 100 kVA high-response excitation superconducting generator has now been built. One of the problems in the design of such generators involves the characteristics of the field circuit, i.e., the field armature winding, losses in the component materials, and loss in the superconducting field winding. In this paper, a 2-dimensional electromagnetic field analysis of field circuit characteristics is presented.     

Characteristics of Parallel Operation of Inverter‐Type Distributed Generators Operated by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to a grid by inverters is growing. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. They cannot have synchronous power. Power systems become unstable if the capacity of the inverter‐type DGs is increased. The concept of controlling inverters to behave like a synchronous generator is studied in this paper. The result is referred to as a “virtual synchronous generator” (VSG). The VSG has synchronous power. Power systems become stable as a result of using the VSG. The VSG is useful in the parallel operation of DGs. The VSG can synchronize with other VSGs, synchronous generators, or the grid. In this paper, a method for the synchronous operation of a VSG is studied, and experimental results on a VSG running in parallel with a synchronous generator and other VSGs are presented.     

自备发电机的设计要点

介绍了自备发电机在目前工程中的应用·隋况。通过工程实例。着重阐述了在自备发电机设计中需要重点关注的几个问题及设计要点。并介绍了如何合理选择机房位置和通风冷却系统,可为同行进行自备发电机设计提供借鉴。     

氢冷发电机氢爆原因分析及防范措施

结合实例对氢冷发电机内发生的氢气爆炸进行了分析,并针对可能引起的原因制定了防范措施,可供大型氢冷发电机组运行时参考。     

双速异步发电机应用于风力发电中的仿真分析

利用Simulink仿真软件建立了双速电机并网的仿真模型。对仿真模型进行了验证,并对各种并网过程进行了仿真,得出了大小电机切换过程中定子电流和转速随时间的变化曲线。通过该模型对电机切换过程的仿真分析,为双速电机切换控制的系统实现提供了理论依据,同时对风力发电机的设计、运行、控制和保护提供了理论参考。     

PSS/E稳定计算程序发电机模型初探

重点讨论了如何构筑 PSS/E的发电机模型 ,使之与 BPA计算结论相一致。在分析了 PSS/E和 BPA发电机模型的区别后 ,以 IEEE9节点系统为例 ,构筑了 PSS/E的次暂态模型、暂态模型和 Eq′恒定模型与BPA的比对结果显示 ,结论吻合程度良好。此外 ,还就 PSS/E暂态稳定计算的使用经验和功能扩展等方面的应用心得作了一些简单的介绍     

大型同步发电机定子端部绕组漏电感计算

本文给出了圆柱坐标系下准三维行波场矢量位方程的解耦形式,并推导了基于伽辽金法的离散格式。文中证明三维场在圆柱坐标系下r—z平面的磁力线即为等(rA_(?))线。用上述方法对一台6500MVA冲击发电机端部磁场及定子端部漏电感进行了计算。