脉冲功率

摘要： DSRD(Drift Step Recovery Diode)是超宽带高功率微波脉冲发生器的关键技术之一,介绍DSRD的工作原理和影响器件性能的电气参数,提出一种利用DSRD级联实现多级脉冲压缩的方法。建立器件在导通和截止状态下的等效电路模型,开展多级级联脉冲压缩仿真。搭建一个两级DSRD加SAS整形器的脉冲产生装置,通过桌面实验验证理论分析与仿真的正确性。

摘要： 介绍了一种50 kV紧凑型自动化纳秒脉冲源,输出脉冲幅值1~50 kV连续可调,输出前沿约2 ns,脉宽约21 ns,搭配有界波导波天线,可建立满足IEC61000-2-9标准要求的电磁环境。该脉冲源采用电容直流充放电的方法实现输出电压连续可调,通过改变储能电容大小的方法实现输出脉冲脉宽可调。研制了一套远程光控的控制系统实现脉冲源的全自动化运行。该脉冲源可用于绝缘材料击穿特性试验,以及外接导波天线可产生特定的电磁环境等。通过设计和选用更高耐压的储能电容、充电绝缘子等部件,脉冲源可输出更高的电压。

摘要： 随脉冲功率技术向高重复频率、长寿命等方向发展,储能元件和开关元件在瞬态强场条件下的稳定性能检测十分必要。基于固态开关技术研制了一种百kV,μs时间尺度下的瞬态强场测试平台,主要由高压直流充电电源、初级单元、脉冲变压器、磁脉冲压缩网络、复位系统和测试腔体组成,实现了一体化结构,使用便利。首先,针对电容器测试条件,建立了完整的电路模型,详细设计了系统中各关键参量;然后,利用晶闸管组件作为初级单元控制开关,利用磁开关进行两级脉冲压缩,建立了实验装置;最后,给出了40 nF小批量陶瓷电容器的典型实验测试结果,测试电压50 kV,脉冲宽度1μs,重复频率10 Hz,运行时间85 min(对应51000个脉冲),平台稳定可靠性良好,为后续开展相关测试研究奠定了基础。

摘要： 在激光惯性约束聚变等实现极端物理效应的科学装置中,能源系统需要输出高峰值、高上升率的脉冲电流。气体间隙开关中的大电流电弧膨胀时,伴随产生极强的冲击波超压,影响开关性能和安全。基于电弧能量平衡理论,得到了强流脉冲电弧通道半径和冲击波超压峰值的解析表达式。根据理想混合气体的绝热指数计算方法,分别计算了O_(3)体积分数为20%、40%、60%情况下,O_(3)/N_(2)、O_(3)/He、O_(3)/Ar混合气体的绝热指数及电弧抗膨胀系数,结果表明,O_(3)与单原子分子气体混合时,O_(3)含量越高,电弧抗膨胀系数越大。计算分析了不同燃弧气氛下的电弧通道半径和冲击波超压峰值,结果表明,O_(3)与He、Ar等单原子分子气体混合作为燃弧气氛时,能有效降低电弧冲击波超压峰值。

摘要： 致敬科学家,鲜花献英雄。6月25日,中国工程院院士、华中科技大学如潘垣荣获湖北省“科学技术突出贡献奖”。潘垣是湖北省科学家群体中的杰出代表,磁约束聚变和脉冲功率专家,我国磁约束核聚变和大型脉冲电源技术的主要开拓者。

摘要： 随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200~800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。

摘要： 介绍了一种微秒长脉冲有磁场的真空二极管界面的设计和实验结果。采取了三种措施来抑制沿面闪络:一是阴极电子束挡板,用来拦截来自阴极和电子束漂移管的回流电子束;二是接地屏蔽板,使电场等势线和界面成约45°角,使阴极三结合点处发射的电子远离绝缘板;三是降低阴极三结合点处的场强,并使用一悬浮电位的金属环阻止电子倍增过程。计算了二极管内电场、磁场分布和电子束的运动轨迹并据此优化了真空界面的结构,实验验证了该二极管真空界面可以在400 kV、800 ns条件下正常工作,可以支持长脉冲高功率微波器件的研究。

摘要： 闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求;回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程;分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。

摘要： 基于反向开关晶体管的工作原理,设计了水下脉冲放电系统.根据负载击穿特性,首次提出不使用磁开关阻断主电压的设计思路,这提高了主电流上升率.确定了实验参数,并进行了放电实验.实验过程可见,在击穿过程中,负载相当于一阻值很小的电阻,且击穿过程有一个时间延迟.在12kV主电压和4kV预充电压下,负载击穿时间约为25μs;反向开关晶体管预充电流峰值为397A,脉宽为3μs;主电流峰值为6.5kA,脉宽为5μs,di/dt为3.2kA/μs.

摘要： 基于脉冲功率技术的箍缩装置能够在cm空间尺度和百ns时间尺度产生极端的高温、高压、高密度以及强辐射环境.中物院流体物理研究所在已建成的10 MA级的大型箍缩装置上开展多种负载构型的高能量密度物理实验研究.利用Z箍缩动态黑腔创造出了惯性约束聚变研究所需的高温辐射场;研究了金属箔套筒和固体套筒的内爆动力学特性;利用中低Z材料内爆获得了可观的K壳层线辐射并用于X射线热-力学效应实验研究;磁驱动准等熵加载和冲击加载为材料动态特性研究提供了新的实验能力;采用环形二极管和反射三极管技术的轫致辐射源获得了高剂量(率)的X射线和γ射线;利用磁驱动的径向金属箔模拟了天体物理中恒星射流的形成及其辐射的产生.此外,还介绍了利用反场构型磁化靶聚变装置开展的预加热磁化等离子体靶形成等实验结果.

摘要： 本文研究了一种脉冲功率应用的基于改进型boost结构的新颖恒流驱动电路,对驱动电路的工作原理和时序进行了分析,设计了恒流驱动电路实物并应用Blumlein双线进行了实验验证.实验结果表明:IGBT IRG7PSH73K10PBF 在1000V工作电压下,脉冲电流540A,负载输出脉冲前沿50ns,di/dt为10.8As,相比数据表,脉冲电流从75A提高到了540A,di/dt从0.64As提高到10.8As,比相同条件下恒压驱动电路中,负载输出前沿为原来的0.45,di/dt提高到原来的2.24倍.

摘要： CT47型脉冲功率高压陶瓷电容器具有耐高压、储能密度高等优点.为进一步研究其在脉冲功率领域的应用性能,首先分析了贮存性能,然后设计了系列化性能研究实验.结果表明,CT47型脉冲功率高压陶瓷电容器长期贮存性能好、温度特性良好、高压脉冲放电特性稳定、耐压值高、绝缘性能好,在脉冲功率领域具有广泛的应用前景.

摘要： 为研制脉冲功率用更高性能的IGCT器件,采取优化设计阴极梳条排布,改良梳条结构,合理控制器件少子寿命,以及提升门极驱动单元的触发特性等措施,提高IGCT器件的开通di/dt,增强通流能力,加快器件的开关响应速度,通过仿真和试验,验证了IGCT器件优化研究的可行性和有效性.

摘要： 针对脉冲功率用晶闸管对di/dt耐量3的高要求,对di/dt的失效机理和晶闸管导通过程进行了阐述.通过选用适当片厚与电阻率的单晶,调整P基区杂质浓度分布与结深,优化门极图形,采用表面电场较低的双负角造型工艺,设计并试制出了6英寸脉冲功率用晶闸管.通过试验验证,其脉冲峰值电流达300kA,di/dt耐量超过3000A/μs,具有良好的稳定性及可靠性.

摘要： 金属化聚丙烯膜电容器具有储能密度高、可靠性高和寿命长特点,广泛应用脉冲功率系统中.电容器整机通过一系列电容器元件串并联组成以实现高压大容量.在电容器整机设计中,电容器寿命的获取时间长、成本高.因此常采取电容器元件的加速测试来获取电容器脉冲放电特性寿命特性.但试验结果表明在相同工作条件下,电容器整机寿命远低于电容器元件寿命.本文首先分析金属化膜电容器的寿命特性,基于电容器寿命Weibull分布、可靠性分析和影响因素等建立电容器整机的寿命预测模型.基于电容器寿命影响因素,建立从元件到整机的电容器寿命预测模型.最后通过电容器元件和整机的寿命试验,验证了该预测模型的适用性.研究结果表明储能密度0.5kJ/L下寿命达到6万次以上;储能密度0.95kJ/L下寿命达到2万次以上;通过新技术措施改进,2.0kJ/L下寿命达到1000次以上.

摘要： 为满足高功率脉冲实验中对不同电压等级Marx的触发控制和系统负载对电流的需求,实现脉冲功率的有效叠加,要求在满足系统装置稳定运行的前提下,对每一路脉冲功率单元系统的触发时序达到精确而快速的控制.多通道延时同步快脉冲系统通过合理采用FPGA技术和高速光隔离驱动器,同时提供产生10路延时电触发信号和10路延时光触发信号;在外部10MHz晶振下,延时范围达到0.1μs～6ms、延时精度100ns、步进100ns;在50Ω负载上实现产生输出幅度＞100V、前沿＜14ns、脉宽＞200ns且各通道之间延时抖动达到≤820ps的延时同步脉冲.

摘要： IGCT开关具有耐压高通流能力强工作重频高的特点,然而在纳秒级长脉冲脉冲功率系统中应用较少.本文以株洲南车生产的非对称性IGCT做开关,通过搭建纳秒级的放电回路,初步研究了IGCT在快放电过程中的开关导通情况.通过理论分析和数值模拟发现,快脉冲过程中的导通速度很难在纳秒级别的脉冲下实现开关作用,目前工业领域成熟的IGCT开关搭建固态脉冲系目前无法满足导通速度需求,主要原因是门级硬驱动的电流难以有效扩展导通.

摘要： 本文基于脉冲功率技术提出一种应用纳秒级高频电压脉冲的真空灭弧室老炼技术。在老炼过程中，一个序列的纳秒级高频电压脉冲施加于真空灭弧室上，该序列脉冲包含100个纳秒级脉冲电压，每个脉冲序列持续0.1s(即脉冲电压间频率为1000Hz)，每个纳秒级脉冲电压的峰值达到100kV。若真空灭弧室触头无法承受该电压脉冲而发生击穿，则有一峰值达数kA的高频老炼电流会通过该真空灭弧室，选择性地老炼触头表面绝缘薄弱区域。该方法每次击穿时注人触头的能量很小(～3.5J)且方便控制，但能量集中在绝缘弱点处，可有效地消除触头表面毛刺等，达到老炼的目的。

摘要： 对神龙一号直线感应加速器的电磁环境进行了分析论述,明确了系统中的电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备.采用瞬态强电场测量技术在脉冲功率区和靶区对加速器工作时产生的电磁辐射环境进行了测量研究,测量了加速器的入地电流,针对系统中易受干扰的敏感设备提出了抗干扰措施.测量结果表明,脉冲功率系统附近的瞬时电场强度较强,一般大于几千伏/米.靶区电磁环境较为复杂,对射线进行屏蔽后的测量结果表明靶区附近的电磁场是比较弱的,防护的重点应该是对直射x射线和散射射线的屏蔽和阻挡.

摘要： 本文设计了一种超宽带TEM喇叭天线,用以发射峰值功率GW量级、频谱范围0.2～2GHz的高功率脉冲.该天线在TEM喇叭天线的基础上借鉴了Valentine天线的结构,并分为巴伦和辐射器两部分,馈电为50欧姆的同轴波导.为防止高压击穿,天线内部进行了介质填充,并进行了简单的绝缘强度预估.仿真结果表明,天线在304MHz～2GHz内的反射严格低于-10dB,从200MHz开始,轴向实际增益大于5dB,在较高频段增益稳定在14dB附近.通过计算对高斯脉冲信号的场强时域响应,证明了天线可有效的进行高功率脉冲的辐射.

摘要： 本发明公开了一种超快脉冲功率开关器件，包括半绝缘超快半导体材料、空气隙、传输线和同轴端子依次连接构成。本发明还公开了一种自激励皮秒量级功率脉冲发生器，由高压直流电源与电阻、电容依次串联构成回路，高压直流电源的负极接地；超快脉冲功率开关器件与负载通过同轴传输线串联，该串联支路与所述的电容并联；超快脉冲功率开关器件的封装外壳接地。本发明不需要任何激光器触发，与现有技术相比整个结构简单、便携性好、成本低、抗恶劣环境能力强。

摘要： 本发明专利公开了一种基于电压、电流双脉冲信号的虚拟脉冲功率测量系统及方法，该系统包括：脉冲信号发生部分、脉冲信号同步部分和脉冲信号功率测量部分。脉冲信号发生部分产生脉冲电压信号和脉冲电流信号；脉冲信号同步部分实现脉冲电压信号和脉冲电流信号的同步与相移控制；脉冲信号功率测量部分采集脉冲电压信号和脉冲光电流信号计算并输出脉冲信号虚拟功率。双脉冲输出的幅值、频率、占空比和相位均可调，区别于常规意义上的脉冲功率，脉冲虚拟功率测量系统可以测量不同相位的脉冲电压信号与脉冲电流信号的功率。本发明所公开的测量系统可以用在脉冲功率校准系统中等。

摘要： 一种脉冲激光的脉冲功率测量方法，包括：将n个第一激光束，照射到反射介质表面以产生漫反射光；采用第一光电转化器件，接收部分漫反射光以产生第一电信号；根据n个第一激光束对应的n个已知低脉冲功率和n个第一电信号，得到激光脉冲功率与第一电信号的特性曲线，作为第一特性曲线；将待测量激光束，照射到反射介质表面以产生第一测量反射光；采用第一光电转化器件，接收部分第一测量反射光以产生第一测量电信号；根据第一特性曲线和第一测量电信号，计算得到待测量激光束的第一测量脉冲功率。所述脉冲激光的脉冲功率测量方法能够低成本、便捷、快速和准确地测量相应的脉冲功率。

摘要： 本发明实施例属于激光技术领域，涉及一种激光脉冲功率控制方法及脉冲光纤激光器及激光切割系统。所述方法包括：采集模拟输入信号；检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，使激光器切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小；基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光器在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。所述脉冲光纤激光器及激光切割系统用于执行所述激光脉冲功率控制方法。根据本发明实施例提供的方案，通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号激光脉冲功率进行控制，控制接口更简单，控制效率更高，可实现同步控制。

摘要： 本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于脉冲功率发生装置的功率模块及脉冲功率发生装置。其中功率模块包括：交流输入端，用于接入交流电；直流输入端，用于接入直流电；升压单元，具有整流单元、储能单元以及H桥电路；所述整流单元与所述交流输入端连接，所述储能单元的一端与所述整流单元连接，另一端与所述直流输入端连接，所述H桥电路与所述储能单元的输出端连接；输出端，与所述H桥电路连接，用于输出交流电或者高压脉冲；电源单元，用于向所述功率模块提供至少一路电压大小的电源。本发明提供的功率模块，模块化程度高、可靠性好、通用性强、组装方便、生产成本低。

摘要： 本发明公开了一种超快脉冲功率开关器件，包括半绝缘超快半导体材料、空气隙、传输线和同轴端子依次连接构成。本发明还公开了一种自激励皮秒量级功率脉冲发生器，由高压直流电源与电阻、电容依次串联构成回路，高压直流电源的负极接地；超快脉冲功率开关器件与负载通过同轴传输线串联，该串联支路与所述的电容并联；超快脉冲功率开关器件的封装外壳接地。本发明不需要任何激光器触发，与现有技术相比整个结构简单、便携性好、成本低、抗恶劣环境能力强。

摘要： 本发明公开了一种方波脉冲产生模块及方波脉冲功率源，其中，方波脉冲产生模块包括绝缘环以及间隔设置于所述绝缘环内的第一脉冲形成线和第二脉冲形成线；所述第一脉冲形成线的开关电极头与所述第二脉冲形成线的开关电极头相向设置，且所述第一脉冲形成线的开关电极头朝上放电，所述第二脉冲形成线的开关电极头朝下放电。本发明的目的在于提供一种方波脉冲产生模块及方波脉冲功率源，本申请提供的方波脉冲功率源不仅能使产生的高功率电脉冲具有快前沿、宽平顶的优势，还使得功率源装置结构紧凑，易于实现轻小型化。

摘要： 本文中描述电功率脉冲生成系统和该系统的操作方法。主能量储存电容器供应负DC功率，突跳能量储存电容器供应正DC功率。主脉冲功率晶体管介于主能量储存电容器与输出脉冲轨之间并包括主功率传送控制输入结构以控制从主能量储存电容器到输出脉冲轨的功率传送。正突跳脉冲功率晶体管介于突跳能量储存电容器与输出脉冲轨之间并包括突跳功率传送控制输入结构以控制从突跳能量储存电容器到输出脉冲轨的功率传送。正突跳脉冲功率晶体管控制线连接到正突跳脉冲晶体管的突跳功率传送控制输入结构。

摘要： 一种脉冲激光的脉冲功率测量方法，包括：将n个第一激光束，照射到反射介质表面以产生漫反射光；采用第一光电转化器件，接收部分漫反射光以产生第一电信号；根据n个第一激光束对应的n个已知低脉冲功率和n个第一电信号，得到激光脉冲功率与第一电信号的特性曲线，作为第一特性曲线；将待测量激光束，照射到反射介质表面以产生第一测量反射光；采用第一光电转化器件，接收部分第一测量反射光以产生第一测量电信号；根据第一特性曲线和第一测量电信号，计算得到待测量激光束的第一测量脉冲功率。所述脉冲激光的脉冲功率测量方法能够低成本、便捷、快速和准确地测量相应的脉冲功率。

摘要： 本发明专利公开了一种基于电压、电流双脉冲信号的虚拟脉冲功率测量系统及方法，该系统包括：脉冲信号发生部分、脉冲信号同步部分和脉冲信号功率测量部分。脉冲信号发生部分产生脉冲电压信号和脉冲电流信号；脉冲信号同步部分实现脉冲电压信号和脉冲电流信号的同步与相移控制；脉冲信号功率测量部分采集脉冲电压信号和脉冲光电流信号计算并输出脉冲信号虚拟功率。双脉冲输出的幅值、频率、占空比和相位均可调，区别于常规意义上的脉冲功率，脉冲虚拟功率测量系统可以测量不同相位的脉冲电压信号与脉冲电流信号的功率。本发明所公开的测量系统可以用在脉冲功率校准系统中等。