大气压低温等离子体的研究现状与发展趋势

本文概述了2016年首届全国高电压与放电等离子体学术会议。根据会议的学术报告,结合近年来大气压低温等离子体领域中经典的综述论文,从理论研究和实际应用两方面总结和分析了大气压低温等离子体的研究现状及发展趋势。其中,理论研究主要从激励电源类型、等离子体装置、实验诊断技术和仿真方法等四个方面展开综述,实际应用则主要集中在生物医学、环境治理、流动控制和材料处理等领域。从会议相关情况来看,国内的大气压低温等离子体行业正处于高速发展阶段,理论和应用研究展现出齐头并进、相辅相成的态势。理论研究需要解决等离子体的非线性现象、参数调控机制以及大面积均匀性等问题,而实际应用则聚焦于交叉领域的拓展、等离子体与样品作用机制、以及工业应用推广的相关问题。     

多模块脉冲变压器并联驱动电磁推进系统仿真

为了探索多模块脉冲变压器并联的脉冲功率源用于电磁推进系统的可行性,建立了多模块脉冲变压器并联电路及其驱动电磁推进系统的数学模型,仿真分析了多模块脉冲变压器并联输出特性、多模块并联下电磁推进系统的推进特性,以及放电时脉冲变压器过电压的限制措施等.脉冲变压器模块数为20,储能100kJ,理想情况下仿真得到的抛体发射速度达到...     

直流换流阀阻尼电阻脉冲功率试验方法研究

阻尼电阻作为直流换流阀的核心部件之一,其电气性能也直接决定了换流阀的可靠性.分析了阻尼电阻在换流阀实际运行中经受的电气应力以及产生的功率损耗.在此基础上,采用等效模拟的思想研究了对阻尼电阻稳态和暂态脉冲功率进行试验的方法.结合试验方法,提出了基于重频充电原理的试验电路拓扑,阐述了试验电路的工作方式,并进行了电路仿真波形的分析,最后用所研制样机验证了设计的合理性.     

燃料电池/锂电池混合动力控制系统设计

针对燃料电池动态响应上的不足,在原有峰值电流模式PWM开关电源系统基础上,设计了一套新型的质子交换膜燃料电池/锂电池混合动力控制系统,并在Simulink仿真平台上,建立了控制系统的仿真模型.为了改善燃料电池输出电流纹波和延长燃料电池使用寿命,采用两相交错并联BUCK变换器结构,详细分析了控制系统的工作原理和控制方法.仿真验证了所设计的混合动力能量管理控制系统在脉冲功率需求下控制策略的有效性.     

小型脉冲功率发生器的研究

介绍了两种小型脉冲发生器的设计、仿真与实测。一种采用了单级磁压缩变压器,实现升压的同时完成脉冲信号压缩,大大减小了设备的尺寸。另一种采用了印刷板型的Blumlein传输线,结构简单,可输出几十纳秒级的脉冲信号,方便携带,可用于医疗领域如细胞处理。     

真空中不同温度下典型脉冲功率领域用有机绝缘材料介电特性的研究

针对脉冲功率领域最常采用的环氧树脂、交联聚苯乙烯和聚乙烯3种典型绝缘材料,设计了一套适用于真空中且可以控温的标准三电极系统。在真空中对不同温度和频率下的介电参数(介电常数、介质损耗、表面电阻率和体积电阻率)进行了测试,并研究了烘烤对其介电性能的影响。结果表明:在不同的温度和频率下,3种材料中聚乙烯的εr和tanδ最小,环氧树脂最大;交联聚苯乙烯的体积电阻率和表面电阻率最大,环氧树脂和聚乙烯次之。烘烤可在一定程度上降低绝缘材料的介电常数和电阻率。综合比较3种材料的电性能和耐热性能,其中交联聚苯乙烯的性能最好,适用于真空脉冲功率领域绝缘。     

活塞式磁通压缩发电机的研究

详述了一种活塞式磁通压缩发电机“减少电感以放大电流”的工作原理、实验室样机的基本结构和参数 (直径82mm、长约 1 5m)。现场实验结果和理论计算结果相当一致 ,均表明这种磁通压缩方式可实现化学能到电能的转换。分析并给出了电流放大的临界条件即 -dL/dt>R ,指出了试验样机设计和工艺中存在的问题 ,提出了新型磁通压缩发电机的结构模型 ,它将磁通压缩发电机的动力段和压缩段分离 ,增加了压缩段的直径 ,这样可得到较大的电流放大倍数 ,同时解决了动力段和压缩段结构强度的匹配问题     

锂离子动力电池脉冲功率特性的研究

对自行研制的17Ah高功率型锂离子动力电池室温下的脉冲功率特性进行了研究。采用控制电流和控制功率脉冲充放电的方法研究电池在50%SOC下的脉冲充放电特性,然后以控制电流脉冲充放电模式循环,研究电池容量和功率的衰减规律。结果显示,电池在控制电流脉冲充放电模式下的功率变化范围为-500～338W,能量效率为96.2%;在控制功率脉冲充放电模式下的电流变化范围为-51.7～39.4A,容量效率为93.7%。电池以控制电流脉冲充放电模式循环1.7万次(2833h)后容量衰减了7.9%,放电功率衰减了13.1%。发现循环过程中容量和功率的衰减都呈现出先快后慢的衰减规律,功率的衰减主要发生在前1000次循环。     

电子束激励氟化氢激光实验研究

介绍了利用SPG-200脉冲功率源产生电子束激励氟化氢激光的实验研究情况。重点介绍了实验装置的结构及主要性能指标,给出了不同气体混合比例和不同气压条件下激光输出特性的测量结果,并对实验结果进行了分析。在二极管电压约为190kV,二极管电流约为1.9kA,气体混合比例为C2H6∶SF6=0.35∶10,气室气压为30kPa的条件下,获得了稳定的激光输出。谐振腔为平凹腔时,最大输出能量4.55mJ;谐振腔为平行平面腔时,最大输出能量5.22mJ。     

基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用

为了进行电磁轨道炮发射机理研究,研制了一套基于反向导通双晶复合晶体管（RSD）全固态开关的电容储能型脉冲功率电源。RSD开关采用可控等离子体换流技术,具有全面积均匀同步导通、开通损耗小、功率大、换流效率高、寿命长的特点。电源系统由16个64 kJ储能模块并联组成,采用一体化紧凑设计,内嵌充电、控制、保护与测量功能。系统额定电压18 kV、总储能1 MJ,可通过时序控制对放电波形进行调节,短路同步放电峰值可达960 kA. 系统在20 mm口径电磁轨道炮上进行了多次发射试验,结果表明脉冲电源系统可靠性高,一致性好,输出波形灵活可调,满足轨道炮超高速发射研究的需要。