基于Marx和LTD拓扑的全固态复合模式脉冲源的研制

针对不同应用领域中负载阻抗的多样性,研制一种基于Marx和直线型变压器驱动源(LTD)拓扑的复合模式脉冲源。该脉冲源包含4个LTD模块,且每个LTD模块由1个3级Marx电路组成。其主要优点是可以降低对隔离电源模块、触发同步性的要求,负载适应能力强,并且可使脉冲装置小型化。首先对该脉冲源拓扑结构和参数进行设计和理论计算,并采用PSpice软件验证其可行性,最后研制复合模式脉冲源的样机并测试其性能。该脉冲源采用MOSFET作为主开关,二极管作为隔离元件,用含锁相环功能的现场可编程门阵列(FPGA)产生控制信号。该脉冲源的输出脉冲参数:幅值为0~8 kV,脉宽为60~160 ns,脉宽步进可达1 ns,重复频率为1 kHz,上升沿约10 ns。通过FPGA产生相移控制信号对该脉冲源的每级进行单独控制,可实现对输出脉冲上升沿和下降沿的灵活调节。脉冲源采用模块化设计,可以通过增加模块数量方便地提高最大输出电压。     

基于超声波诊断的GIS设备异常分析方法

为提升气体绝缘组合电器（GIS）局部放电现场检测水平,对基于超声波诊断的GIS异常分析方法进行了研究。根据现场检测搜集的大量数据,总结出典型GIS局部放电的超声波信号时域和相位分布特征,并且分析了局部放电信号和常见干扰信号在时域特征和频域分布上的差异。研究了声电联合定位方法、超声波时延定位方法和超声波小波时频定位方法在GIS现场局部放电检测中的应用,检测结果表明这个方法具有较高的定位精度和准确性。     

基于Marx电路的全固态纳秒脉冲等离子体射流装置的研制

研制一套具有快边沿纳秒脉冲等离子体射流装置。该装置由基于Marx电路的并带有尾切开关的全固态纳秒脉冲发生器和具有针环电极结构的等离子体射流装置组成。其中,纳秒脉冲源主要由直流电源、控制电路和主电路组成,主电路为10级模块化设计的Marx电路,使用MOSFET作为主开关和尾切开关;控制电路产生同步触发脉冲信号,通过光纤进行隔离后同步驱动MOSFET工作。输出纳秒脉冲电压参数为:幅值0~8k V可调,脉宽100~1 000ns,重复频率1Hz~1k Hz,上升沿30ns左右,下降沿50ns以内。等离子体射流装置使用氩气作为工作气体,其结构为针-环电极结构。搭建等离子体射流实验平台,并能够产生稳定的等离子体,为进一步探索大气压等离子射流的应用奠定了基础。     

新型复合脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤关键技术及临床应用研究进展

癌症是威胁人类健康的主要杀手之一。虽然传统微秒脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤方法以其非热效应的优势,在临床实体瘤治疗中得到了大量的应用并取得了良好的治疗效果,但是随着临床研究的深入,发现在治疗过程中仍存在电场分布不均致肿瘤残留以及肌肉收缩等亟需解决的问题。临床需求催生并促进了新一代复合脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤方法的发展与成熟。在简要叙述传统不可逆电穿孔发展历程的基础上,指出目前不可逆电穿孔临床应用存在的相关问题,并针对这些问题引出复合脉冲不可逆电穿孔的肿瘤新型治疗方法;重点介绍了复合脉冲不可逆电穿孔的发展历程及研究成果;以及由我国研究人员独立研发并成功开展的新型复合脉冲不可逆电穿孔治疗前列腺癌的世界首批临床实验,验证了复合脉冲临床应用的安全性与有效性。最后指出了不可逆电穿孔疗法的应用前景和发展趋势。     

电磁脉冲焊接电缆接头的装置的研制及测试

为了研究电磁脉冲焊接技术在电力电缆接头焊接领域的应用,设计了一套能够用于不同型号电缆接头焊接的电磁脉冲焊接装置,该装置包括大电流脉冲发生器、焊接线圈及系统控制模块。大电流脉冲发生器由6个并联的脉冲发生模块组成,每个模块包括4个并联电容器与1个触发真空开关,可根据不同的焊接需求调整模块工作电压与数量从而输出不同参数的电流脉冲。此外,为减小回路杂散参数对脉冲电流峰值的影响,提高焊接效果,设计了低阻抗同轴电缆与具有集磁器功能的焊接线圈。结合焊接装置结构和理论与仿真计算参数,最终研制出了电磁脉冲焊接装置样机,该装置工作电压可达15kV,峰值电流为600kA,能够成功完成电缆接头的焊接。     

损耗介质透镜实现皮秒脉冲电场在乳房组织模型中的聚焦

为实现ps脉冲电场(ps PEF)经冲激脉冲辐射天线(IRA)发射后在近似实际乳房组织(电导率为0.5 S/m)模型中的有效聚焦,采用计算机仿真技术(CST)Microwave studio软件构建了天线及乳房组织模型并计算了ps PEF在其中的聚焦特性。结果表明:引入优化参数的损耗介质材料(厚度为1 cm,电导率为10 S/m)衰减小路径角电场,最终能够实现ps PEF在焦点F2处的聚焦(电场强度E=0.08 V/m);损耗材料的引入使得焦点F2处的电场强度大大减小,引入损耗介质透镜,不仅实现了ps PEF在乳房组织模型中的良好聚焦,而且焦点F2处的电场强度(E=0.45 V/m)大大增强。因此,优化设计的损耗介质透镜能够实现ps PEF在生物组织中的有效聚焦。     

基于人工智能的电力变压器绝缘故障诊断面向对象知识库

介绍了面向对象技术的基本理论 ,首次将其引入到变压器绝缘故障诊断专家系统中 ,并结合人工智能诊断方法和规程导则以及大量的专家经验建立了面向对象结构的变压器绝缘故障诊断知识库。提出了一种新颖的专家系统知识库的构造方式。     

不可逆电穿孔治疗技术的临床前大动物实验研究

不可逆电穿孔(IRE)治疗技术是一种治疗肿瘤的新方法。前期研究已经证实该方法的有效性及其广阔的应用前景。为推进不可逆电穿孔技术的临床化进程,在已有细胞及小动物实验的基础上,选择与人体更为接近的大型动物—家猪为实验对象,分别从对生物体本身生命体征的影响、对靶向组织周围正常组织的损伤以及靶向组织术后恢复3个方面,对IRE治疗技术的安全性进行了实验研究。实验结果表明,治疗过程中动物生命体征平稳,治疗后靶向杀伤组织与周围正常组织的边界轮廓清晰。治疗后21天靶向组织已出现再生迹象。初步证实了IRE方法的安全性,为IRE进一步的临床应用提供了大动物实验依据。同时探讨了如何解决治疗过程中出现的生物体肌肉收缩问题。     

ps电场脉冲无创治疗肿瘤的方法及天线设计

由于细胞线粒体膜的充电时间常数远小于细胞核膜与细胞膜的充电时间常数,在ps电场脉冲作用下,线粒体膜将先于细胞核膜与细胞膜受到脉冲的影响。为此,整合无创治疗的应用需求以及电场脉冲靶向诱导肿瘤细胞凋亡的窗口效应,提出通过冲激脉冲辐射天线将ps脉冲聚焦于肿瘤组织,使肿瘤细胞线粒体跨膜电位发生变化而崩溃,启动线粒体途径的凋亡靶向诱导,实现肿瘤的无创治疗,初步实验与仿真结果表明该理论的可行性。根据超宽带天线设计理论,设计了一种用于辐射ps电场脉冲的冲激脉冲辐射聚焦天线,初步优化结果显示当金属板与x轴夹角β为90°~95°以及单圆锥辐射器的半张角α为30°~35°时,可以使天线在靶点位置得到最大的场强分布。     

用于直流陡脉冲复合电场净化脏污变压器油的可循环反应器研制

为开展直流陡脉冲复合电场净化脏污变压器油的实验研究,研制了1套可循环运行的电场反应器。首先建立了油中杂质颗粒在直流及脉冲电场作用下的受力模型,得出适合净油的电场类型;然后采用Ansoft Maxwell仿真软件对板-板电场反应器、线-筒电场反应器进行电场分布的优化仿真;最后,综合考虑电气、机械等因素,对反应器的循环方式、板间距离、使用材料等进行设计和制作,并进行性能测试。模型计算显示,具有较大电场强度和电场梯度的直流陡脉冲复合电场适用于净化脏污变压器油;仿真结果显示,含有集尘体的板-板电场反应器更适于变压器油净化;测试结果显示,反应器的各项性能均满足设计要求,其中绝缘性能可以承受20 kV直流叠加10 kV脉冲,完全可以用于后续脏污变压器油的净化实验研究。