基于超级电容器的脉冲电源设计

便携式电子设备、电磁弹射装置等功率型负载日益增多,普通电源无法给这类负载提供持续且可控的功率需求。针对这一问题,此处设计了一种基于超级电容器的脉冲电源,超级电容器作为功率源,主电路选择反激式变换器,利用模糊比例积分微分(PID)算法设计基于电压闭环的控制电路。在Matlab/Simulink软件中对基于超级电容器的脉冲电源进行仿真研究,并搭建硬件实物平台进行实验验证,仿真和实验结果表明:超级电容器可发挥其比功率大的优势,并满足负载的脉冲功率需求。     

磁场条件下超级电容器用石墨烯电极的合成

在1 T磁场条件下合成了石墨烯基电容器电极,研究了磁场处理对电极结构和性能的影响。结果表明:磁场处理使石墨烯片层沿垂直于基底方向取向排列,电极材料的比表面积增大至154 m2/g,介孔平均尺寸为3.1 nm,比电容提高了约17%,电极的充放电效率得到有效提高,电化学阻抗出现明显下降。     

电解电容器的脉冲放电特性

介绍了电解电容器在高压脉冲放电技术中的一种特殊作用，通过对其脉冲放电特性的试验研究,获得了一组技术参数，并进行了高温下的寿命试验，采用它作为储能元件的井下电脉冲设备用于油井增油实验取得明显效果。     

超级电容器对电池脉冲放电有益作用的研究

电动机启动时会产生很大的电流,但是时间很短。电池有时不能满足电机启动时的电流需求,因此会造成电机不能顺利启动。超级电容器(EDLC)具有很高的比能量,可以解决此问题。研究了电池与超级电容器并联应用时,电流在两个部件中的分配,及电机启动初期并联系统中电池电压降情况。结果表明,超级电容器对于电池在大功率脉冲放电时具有良好的辅助作用。     

碳纳米管超级电容器的研制和应用

文章通过催化裂解法制备碳纳米管材料并采用泡沫镍作为基体制备成电极并采用有机电解液组装了600 F超级电容器,电容器比能量和比功率分别达到0.8 Wh/kg 和1 k W/kg。还采用完全相同的工艺组装了60 F超级电容器并探讨了5 V超级电容器组对锂离子电池GSM(全球移动通讯)脉冲放电性能的改善以及复合电源系统在移动通讯领域的应用前景。     

电解电容器的脉冲放电特性

介绍了电解电容器在高压脉冲放电技术中的一种特殊应用。通过对其脉冲放电特性的试验研究 ,获得了一组技术参数 ,并进行了高温下的寿命试验。采用它作为储能元件的井下电脉冲设备用于油井增油实验取得明显效果     

重复频率脉冲电容器

重复频率脉冲功率技术广泛应用于脉冲功率技术的实用阶段。重复频率有两种运行方式：即连续运行方式及爆发式运行方式。重复频率脉冲电容器是重复频率脉冲功率装置的重要元件之一。本文给出不同应用对重复频率的要求，介绍两种重复频率脉冲电容器的例子，并列出进一步发展这类电容器的科学研究问题。     

全膜脉冲电容器局部放电试验研究

对全膜结构脉冲电容器在直流条件下进行了局部放电试验研究。与寿命试验结果相结合 ,找出了一些用以判断脉冲电容器绝缘状况的试验参数     

小型脉冲功率装置用特种脉冲电容器研发及应用

文章介绍了一种应用于小型脉冲功率装置中的特种脉冲电容器单元。重点考虑该高电压自愈式脉冲电容器的小型化和轻型化,从产品的设计开发和工程制造两个方面进行介绍,包括产品设计方案、聚丙烯金属化薄膜的加工制造、心子设计以及产品结构等方面。总结了该电容器在研制及生产制造过程中存在的关键问题以及解决办法,并对电容器样机进行了考核试验,各项试验参数均达到指标要求。同时验证了该电容器小型化设计以及加工制造技术的可行性,为高电压自愈式脉冲电容器的小型化设计提供了一种新的设计思路,特别是单只元件实现直流耐压高达65 kV,改变了以往传统的外部串联设计方法。     

超级电容器应用设计

以超级电容器放电时端电压的变化为基础,推导出了其应用设计中容量、等效串联电阻、串并联个数的计算公式,介绍了国内外一些公司超级电容器产品的性能指标;并以数据存储电路系统、脉冲电路系统的应用设计为例,对超级电容器应用设计方法进行了研究,同时提出了应用中应注意的一些问题。     

脉冲强磁场测量系统的设计与仿真分析

分析了脉冲强磁场测量的原理,介绍了感应线圈的设计和标定以及可能采用的三种积分器,然后结合具体的参数对由三种积分器构成的脉冲强磁场测量系统进行了仿真。分析和仿真说明,通过设计适当线圈尺寸,并结合数字积分,可以准确地测量70T的脉冲强磁场,测量准确度可达±0.2%。     

基于法拉第电磁感应法的脉冲强磁场测量方法

由大电流对负载高压放电产生的脉冲强磁场磁场强度高,随时间变化剧烈。为解决测量系统不仅要有较宽的量程,还要有很快地响应速度的问题,研究了根据法拉第电磁感应定律,通过线圈感应电动势确定磁通量的变化,进而得到磁场的强度的测量方法。从线圈各匝间的绝缘和多次测量使用考虑,采用了单匝线圈作为测量元件,并通过良好的接地和屏蔽措施提高测量系统的稳定性和抗干扰能力。将磁场测量结果与通过电流计算的理论值比较,误差很小,这验证了方案的可行性。线圈制作简单,只要解决好屏蔽问题,就可以作为一种测量强磁场的有效手段。     

大功率脉冲磁场电源系统

本文描述了中国环流器2号A(HL-2A)装置磁场电源系统,并介绍了电源的控制系统和实验结果。磁场电源总脉冲容量近250mV·A,一次放电脉冲释能1200mJ,电源主回路主要由飞轮脉冲发电机、晶闸管变流设备、硅整流器等组成。实验表明,磁场电源的性能指标能够满足装置实验的要求。     

基于磁开关的高压纳秒脉冲电源

基于磁脉冲压缩技术设计了一种磁开关,通过初始脉冲波形参数与磁开关参数的配合,将微秒级原始脉冲加以压缩,产生电压幅值为6 kV、上升时间为300 ns的脉冲。分析了单级、多级磁脉冲压缩电路的工作原理,介绍了磁开关的计算设计方法,并建立了电子工作台(Electronic Workbench,简称EWB)电路仿真模型,比较了电路中各元件参数对脉冲输出参数的影响。     

脉冲电源中磁芯动态参数的测量

为了得到磁开关磁芯在磁压缩电路中的磁参数,仿照不需要附加磁芯复位电路的单级磁脉冲压缩电路,设计并搭建了试验系统,对Mn—Zn铁氧体磁芯进行了测试。分析了测试原理和计算方法,通过测试和运算得到了磁芯的磁滞回线,进而得到了在快脉冲激励情况下该磁芯的饱和磁感应强度,剩磁,矫顽力等参数。     

解磁场问题的高阶有限元

本文对于磁场计算中高阶有限元的精度及使用等问题,进行了较详细的讨论.〈i〉给出了应用二、三阶Lagrange元于混合边值问题时,一般离散格式和单元顶点处的场量计算公式;〈ii〉通过具有解析解的磁场计算实例,此较了一、二、三阶元的计算精度、内存及CPU时间;〈iii〉开发了对任一前处理过程有共同接口的一、二、三阶元的计算软件.本文除了对高阶元提供一个较全面具体的认识外,还为工程应用带来方便.     

基于磁开关的脉冲陡化电路的设计与仿真

为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。     

基于磁脉冲压缩的DBD高频双极性纳秒脉冲发生器的设计及其放电特性

作为高压高重复频率脉冲电压发生器的开关器件,磁开关的耐压、通流能力以及寿命远高于半导体开关,因而适用作为介质阻挡放电(DBD)激励电源的开关。为研究双极性高频下DBD等离子体放电特性,提出高频双极性磁脉冲压缩系统。首先,阐释通过全桥逆变电路、脉冲变压器和磁开关产生双极性脉冲的原理,并叙述该系统关键器件的设计;其次,利用PSpice仿真软件研究电路关键参数对输出波形的影响规律,测试电阻性负载电压波形,并与仿真结果进行对比分析。测试结果表明,通过双极性磁脉冲压缩系统,能够在负载两端输出的纳秒脉冲电压具有以下参数:幅值在5~13k V可调,上升沿100ns左右,重复频率可高至几千Hz。最后,针对高频双极性下的放电现象进行研究,结合DBD放电模型和放电图片探索高频双极性脉冲电压下放电特性与频率的关系,充实了高频放电理论研究。     

基于磁开关的高压高频脉冲陡化电路的设计

根据磁开关技术和磁脉冲压缩的原理,设计了一种高压高频脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲进行陡化,使其脉冲上升沿由50μs陡化为40 ns。分析了磁开关陡化脉冲的原理和设计方法,并建立了电路的PSPICE仿真模型,仿真结果表明,磁开关可有效陡化高压高频脉冲。