摘要：高压脉冲电源是产生低温等离子体的重要手段,在放电等离子体领域有着广泛应用。针对该领域对脉冲电源高功率密度、小型化要求的不断提高,设计研发了一种轻量化、紧凑型的级联高压微秒脉冲电源。电源的输出指标为:脉冲电压0~20 kV,重复频率0~10 kHz可调,脉宽5~30μs可调。该设计采用级联型电压叠加方式,将电源分为40个电压等级为500 V的重复单元模块,通过光纤触发系统控制每级模块半导体开关绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的开通和关断,得到不同脉宽和不同重复频率的高压脉冲波形。该设计优势在于将高压电源作低压模块化处理,每级主电路与开关驱动电路集成于1块PCB电路板上,大大简化系统结构,缩小系统体积。最后将研制的脉冲电源样机在阻性负载和放电电极负载下进行实验,实验结果表明光纤触发系统的同步性良好,电源的输出满足设计指标。

摘要：在电磁发射技术中,充电电源大功率、高功率密度是其重要的技术要求。充电电源工作在间歇工作状态,暂态热设计是影响电源功率密度的关键技术之一。基于30 kW/7 kV充电电源,对电源的暂态热设计问题进行了初步研究,力求在保证热可靠性前提下实现电源的小型化;重点分析了充电电源中的主要发热器件,并对其进行了损耗计算,利用瞬态热阻抗对IGBT进行了热设计;研制电源样机对热设计进行了验证,实验表明在1 min工作周期的单次运行工况下,样机功率密度达到1.4 MW/m3;提出的暂态工况电源工程化热设计方法,为间歇工况电源的热设计提供了依据。

摘要：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 。

摘要：研制了基于串联谐振和高频逆变技术的40 kW/10 kV数字化控制高频高压脉冲电容器恒流充电电源;采用合理谐振参数设计和高频高压变压器优化设计,使得40 kW充电电源功率密度达到0.5 MW/m3;研究了高压充电电源的保护技术,通过采取多种保护方法及安全措施,提高了充电电源的安全性能;在40kW数字化控制充电电源基础上,介绍了实现充电电源远端控制和并联运行的方案;给出了1 MJ/10 kV脉冲电容器负载上的单台充电电源的实验结果。

摘要：针对分布馈电式(DES)轨道型电磁驱动系统,建立了基于PSpice的电路模型;采用最常见的电容储能方式构成脉冲成形网络(PFN);负载模型充分考虑电枢运动时的滑动摩擦,以及导轨电感、电阻等非线性因素。由仿真结果得到的电流值可以计算出电枢所承受的电磁力,从而得到电枢的加速度、速度,以及动能。分别选取不同电容器组的电容量或初始电压,脉冲成形电感器的电感量,主放电开关的闭合时间间隔,以及PFN模块参数(包括模块的数量、结构等),进行仿真分析,得出在各种参数下的系统效率,并加以比较,确定了几种可以有效提高轨道型电磁驱动系统效率的方法或者最优化的参数。仿真结果表明:在电枢质量与加速距离不变的条件下,电容器组的电容量或初始电压越高,电枢初速度越大,而系统效率随着电压的升高先增大后减小;脉冲成形电感器的电感量越大,电感器中的剩余能量越大,系统效率越低;主放电开关的闭合时间间隔越短,系统的效率越高;在初始能量一定的前提下,电源的模块数越多,电枢的出膛速度越大,系统效率也越高,可以通过采用多组小电容值的电容,来提高系统的效率;优化的PFN模块参数设计能够提高系统的效率。

摘要：为实现脉冲电容器组充电系统的大功率、小型化、适合野外工作并具有较高安全性能,研制了一台采用全桥逆变器结构和串联谐振电路且输出电压为10 kV、输出平均充电功率为20 kJ/s的高频高压充电电源,介绍了其电源结构、工作方式和电源的系统参数以及实验波形,其中重点介绍了电源的软件和硬件保护功能。针对高压电源要求的高压隔离问题,还介绍了高压继电器和光电隔离系统两项安全措施。实验证明该电源在大功率、小型化、工作安全可靠等方面达到了设计指标。

摘要：在不同的电压和电导率参数条件下分类实验研究了水中脉冲放电的两种方式 (电弧放电和电晕放电 ) ,采集并分析了实验中的电压和电流数据。然后简要讨论了两种放电方式的产生机理 (与电弧方式的热过程机理相比 ,电晕方式的初始机理还很不清楚 )。最后从实验现象、产生机理和应用前景等方面对比分析了两种放电方式。实验发现在大的溶液电导率下水中电晕放电方式的声学效应明显 ,为水下等离子体声源的设计提供了新的思路。

摘要：设计了一套用于控制30个脉冲功率电源模块按时序进行放电的控制系统。该控制系统使用高速数字信号处理器作为主要控制芯片,采用高速光电转换器件及光纤作为触发信号传输系统,利用脉冲隔离变压器作为电源开关触发系统的主要隔离元件,在硬件方面实现了时序放电触发信号的高精度传输和高压隔离。同时,该控制系统使用优化的软件算法对数字信号处理器进行软件编程,实现了放电时序计算的优化控制,而且利用简易的计算机语言对上位机软件进行编写,实现对放电时序进行精确的设置,从而保证了时序放电的精确度。将该控制系统用于实际的30路脉冲功率电源放电装置的实验中,得到了良好的放电电流实验波形。根据时序触发波形及放电波形进行分析,该时序放电控制系统每路电源放电时间最小间隔可达到20μs,电流波形反映的触发时刻与放电时序设置时刻的延时误差分布在10~15μs,整个控制系统的性能符合设计的要求。

摘要：为深入了解轨道型电磁推进装置工作时由脉冲电流形成的冲击力的特点,以探索改善轨道支撑结构的有效方法,设计了一套冲击力试验系统,并运用数值模拟技术计算了相关试验情况。试验系统利用C型单体电枢作为冲击力源测试得到了不同脉冲电流作用下的冲击力波形,对两条波形曲线进行了比较分析;利用ANSYS/Multiphysics对处于电、磁、力耦合场环境中的电枢进行了数值计算,着重对电枢的耦合力场环境进行了模拟,计算出了电枢的电磁驱动力和电磁压紧力,分析了电枢在力场中的结构应力和形变。结果显示,数值计算方法和试验方法得到的电磁驱动力曲线和冲击力曲线前半部分的波形基本一致,而峰值点则随着脉冲电流的增加差值有所增大,但仍具有一定的跟随性,证明了试验方法对冲击力捕获具有一定的指导意义,也同时验证了计算方法的可行性和有效性。

摘要：详细阐述了Pspice电路仿真中变压器模型的使用方法和注意事项,包括通用线性变压器模型、由线性磁心模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁心构成的非线性变压器模型。还介绍了利用电压控制电压源和电流控制电流源构成的具有交流和直流传输特性的理想变压模型。另外,提出了利用模型编辑器建立非线性磁心模型的两种方法:参数提取法和试错法,并且设计了测试电路对磁心模型进行测试。