高功率脉冲短路开关研究

阐述了脉冲功率技术中短路开关的工作原理,分析了各种开关的优缺点,为高功率脉冲电源设计中短路开关的选择提供了依据。     

250kV Blumlein宽平顶脉冲形成装置

介绍了 2 5 0 k V水介质 Blumlein宽平顶脉冲形成装置的设计参数 ,分析了主开关电感、充电电压周期及水介质泄漏对输出波形平顶宽度的影响。实验获得 >2 5 0 k V、幅值变化± 1%及平顶宽度 >6 0 ns的平顶脉冲。     

长脉冲折叠型螺旋脉冲形成线的设计和初步实验

高功率脉冲功率调制器的紧凑化是其重要研究方向,为此将螺旋线与折叠线技术相结合,设计了一种长脉冲折叠型同轴螺旋脉冲调制器,该调制器将两根螺旋型脉冲形成线通过过渡段部分连接,形成折叠结构,在一定的长度范围内实现了长脉冲的输出,设计指标为:二极管电压400 kV,负载电流26 kA,脉冲宽度约为260 ns。对传输线的电压波过程进行了分析,结果表明,过渡段阻抗与传输线阻抗匹配时输出波形最好;用PSpice软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟;利用高压同轴电缆,进行了低压情况下的验证实验,实验结果与理论分析、模拟研究结果一致。此种类型的调制器具有运行稳定、体积小、结构紧凑的特点。     

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。     

带并联短路支节的超宽谱双极脉冲转换器研究

研制了一个带并联短路支节的超宽谱双极脉冲转换器并给出其工作原理和波过程分析。输入脉宽 6ns和2ns的电压脉冲得到了电压峰—峰值接近输入电压峰值的双极性脉冲。研究表明 ,通过改变短路线的长度和特性阻抗可调节双极脉冲的相对位置和幅值比率 ,双极脉冲波形的稳定性完全取决于输入的单极性脉冲稳定性     

利用DBD开关开展脉冲压缩技术研究

为输出1～2ns脉宽的脉冲,进行了利用脉冲形成线原理和DBD开关快速导通技术压缩SOS脉冲源输出波形的实验,结果表明:峰值功率450MW、脉宽6ns的脉冲输出可压缩为峰值功率约1GW、阻抗50Ω、脉宽1.8ns、脉冲前沿约0.9ns,运行重复频率2kHz。证明该脉冲压缩技术是实现高重复频率超宽谱源的有效方法。     

双极性加载脉冲源中储开关同步击穿特性

采用2级压缩回路和双极性脉冲叠加技术可以获得高电压快脉冲,但这对脉冲源各级开关同步特性要求较高。为研究初级源对中间储能电容器充电时间约120 ns时中储开关击穿特性对脉冲源运行的影响,文中分析了一种双极性加载脉冲源对中储开关同步击穿的要求,通过实验获得了自触发预电离中储开关在相应充电时间下的击穿电压、时延及抖动特性,并根据实验数据计算了正、负极性脉冲下中储开关击穿时延差值的概率分布。结果表明,该双极性脉冲源需要控制中储开关击穿时延差值小于10 ns;自触发预电离中储开关在0.2～0.7 MPa氮气中、不同极性脉冲下的击穿时延抖动均小于3 ns;取99.99%置信区间时,气压0.5～0.7 MPa时正、负极性中储开关击穿时延差值小于10.8 ns。该结果可作为考核中储开关同步特性和分析峰化电容器绝缘裕度设计要求的参考。     

高功率脉冲放电间隙开关综述

综述了高功率脉冲技术中几种放电间隙开关的工作原理、主要技术参数、优缺点及开关技术的发展趋势     

软开关双极性高重频高压脉冲源

提出一种控制模式,构造了一种基于Boost变换器的双极性高压双快沿脉冲源,形成双极性高压脉冲的原理是利用两组Boost变换器,通过对称控制在负载上输出交替变化的电位。由于二极管转换速度比有源功率开关管快,因此输出脉冲前沿比后沿陡峭,前沿时间约为40 as,而后沿时间约为160 ns。输出脉冲顶部平坦,约为350 ns。脉冲源工作于不连续模式,实测升压比约540倍。谐振实现了功率MOSFET的软开关。     

轨道开关控制100kA高功率脉冲源

简述了一种用于工件表面纳米喷涂的脉冲电源的基本工作原理,采用常压下的轨道开关进行控制,分析了轨道开关的设计和导通特性。实际运行表明,该开关噪声小,工作稳定,寿命长。该设备现已用于纳米喷涂的研究和生产中。     

采用电爆炸开关产生纳秒脉冲的实验研究

论述了电爆炸导体的爆炸机制,设计了两个电爆炸断路开关的电感储能电路,通过斩波来产生一个纳秒级大电流的单触发脉冲。通过实验探讨了电爆炸丝的参数对这个脉冲的影响。在实验中,通过调节导体参数,可得到脉宽100ns,幅值3kA的大电流脉冲。     

短脉冲作用下磁开关的磁场分析

工作在短脉冲状况下的磁开关的伏秒积存在着实际测量值与理论计算值不一致的偏差,为了分析出现偏差的原因,提出利用傅立叶变换分析磁开关电压波形,得到磁开关电压的频谱,并利用有限元法计算所得频谱下磁芯截面上的磁场。利用所提出的方法对一磁开关进行了分析,在有限元仿真软件(ANSYS)中建立磁芯与绕组的实体模型,然后由该模型计算的磁开关伏秒积与理论值对比,得出磁芯体积的实际利用率为79.21%。同时,ANSYS计算结果表明,在短脉冲作用下磁开关内的磁场大部分集中在磁芯表面,导致了磁芯利用率减小,这是实际值与理论值不一致的主要原因。     

双极性脉冲磁场装置研制及其阻垢实验

工业循环冷却水的结垢问题越来越受到关注,为此提出一种新型的双极性脉冲磁场发生装置,以产生气隙磁通密度0.1T为目标,并与电磁发生装置进行对比,研究了此磁场发生装置的可行性与经济性。运用ANSYS磁场分析模块重点研究了异极相对的永磁体气隙磁通密度与气隙间距及磁体特性的关系。在单相异步电动机定子电压输入端串入电子调速开关,保证了脉冲磁场频率的平滑调节。通过多组检验实验确定系统是具备实验重复性的。最后进行了阻垢实验,发现脉冲磁场在90Hz时实验溶液中钙离子浓度最高、电导率最大,阻垢率达到33.3%;而频率为80Hz组的实验钙离子浓度、电导率与恒定磁场组结果相近。结果说明了并非所有频率下脉冲磁场都具备较高的阻垢效果,只有选择合适的频率,运用该装置才能很好地实现阻垢效果     

双极性窄脉冲介质阻挡放电合成臭氧的研究

利用火花隙开关的双极性陡前沿窄脉冲高压电源 ,产生双极性陡前沿窄脉冲 ,在放电反应器中引发介质阻挡放电。试验结果表明 :该种形式的放电兼有短脉冲电晕放电和介质阻挡放电的优点 ,合成臭氧产率高 :进气为露点 <-40℃的干燥空气 ,臭氧质量浓度在 4～ 8g/ m3时 ,产率为 90～ 12 0 g/ (k Wh) ;进气为工业瓶装氧气 ,臭氧质量浓度在 3～18g/ m3时 ,对应产率为 30 0～ 390 g/ (k Wh) ,对比普通的介质阻挡放电提高产率幅度 >30 %。     

大型非晶态磁开关铁心的研制

主要论述了磁脉冲压缩(Magnetic Puls Compress,简称MPC)的原理;介绍了磁开关铁心的工作状态、技术特点以及特殊的工艺技术.针对如何让铁心能够在2kHz高重复频率以及传输400ns窄脉冲下可靠工作,在磁开关铁心的材质选取上,给出了多种高频软磁材料的性能对比,并介绍了相关的工艺处理技术.     

一种基于耦合电感的非对称脉冲电路

在等离子电解氧化过程中采用非对称双极性脉冲可有效避免单极性脉冲所导致的单向极化效应,具有优化膜层结构和改善膜层性能的作用。现有非对称双极性脉冲电路往往需要两台直流源,结构复杂、成本高,并且存在环流问题,为此,提出一种基于耦合电感的非对称脉冲电路拓扑,采用单直流源供电,结构简单,利用耦合电感的储能和电压变换特点实现正脉冲输出和反极性的负脉冲输出。介绍该电路拓扑的工作原理,分析各个模态的工作波形,并推导相应的表达式。仿真和实验结果证明了该电路的可行性,在此基础上进一步进行等离子电解氧化的膜层性能分析,表明该电路对等离子电解氧化膜层性能改善有效。     

亚毫秒脉冲功率开关RSD的大电流放电试验

对应用于电磁发射脉冲功率电源的反向开关晶体管（Reversely Switched Dynistor,RSD）进行了大电流脉冲换流特性测试。介绍了RSD导通原理,分析了RSD的直接预充、谐振预充和变压器升压预充等三种预充电路。进行了9.5kV脉冲放电试验,试验脉冲电流的峰值为110kA,脉冲宽度为260μs,dit/d...     

快速、高精度的IGBT开关脉冲/直流稳流电源

介绍了一种快速、高精度的大功率IGBT脉冲 /直流稳流电源 ,分析并讨论了IGBT电源的电流快速性和IGBT线性控制技术。