脉冲功率技术

摘要： 《强激光与粒子束》(月刊)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程,报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及强激光、高功率微波及粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用。主要栏目:强激光物理与技术、惯性约束聚变物理与技术、高功率微波技术、脉冲功率技术、粒子束及加速器技术、核科学与工程、前沿技术与交叉科学等。

摘要： 设计了一种基于Marx电路的方波脉冲电源,该电源采用磁环隔离驱动方案与全桥Marx电路相结合,实现了正极性、负极性和双极性高压方波脉冲的输出,解决了常规脉冲电源只能输出特定极性脉冲的限制。对电路的运行模式经行了理论分析,并搭建了16级实验样机。实验结果表明:在空载条件下,实现了频率1 kHz,幅值10 kV的正极性、负极性及双极性高压方波脉冲输出。其最小脉宽1μs,极性可调。该脉冲电源结构紧凑,可以实现输出电压、脉宽、脉冲极性可调。最后使用该方波脉冲电源驱动平行板介质阻挡放电反应器。结果表明:该方波脉冲电源可以作为介质阻挡放电驱动源。

摘要： 《强激光与粒子束》(月刊)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程,报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及强激光、高功率微波及粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用。主要栏目:强激光物理与技术、惯性约束聚变物理与技术、高功率微波技术、脉冲功率技术、粒子束及加速器技术、核科学与工程、前沿技术与交叉科学等。

摘要： 脉冲功率技术的重要发展方向是高功率密度、紧凑小型化和高稳定可靠。液体介质由于具有绝缘强度高、易流动、快恢复、散热性好等方面的特点,广泛应用于脉冲形成线型紧凑小型脉冲功率源的电容储能器件作为储能介质。主要围绕紧凑小型脉冲功率源ARC系列的技术难题,开展了关键技术、系统研发及其工程应用等方面的工作。首先,提出了基于液体介质和慢波结构的形成线,采用场均匀和绝缘配合技术,研制出紧凑小型脉冲功率源ARC-01和ARC-02,输出功率1~2 GW、脉冲宽度5~30 ns、重复频率1~100 Hz,紧凑化水平较国际先进同类装置最多提高了2倍。之后,以凑小型脉冲功率源为核心搭建液体介质击穿测试平台,针对变压器油、蓖麻油、甘油、碳酸丙烯酯等常见液体介质,开展了微秒脉冲击穿特性研究,采用统计分析方法建立了数据库,以“小成本”换取“高可靠性”;并采用超高速光学诊断方法,将击穿瞬间流注、冲击波、亚微观断裂面产生、传播、截止过程与张力理论结合,建立了液体介质击穿物理模型。最后,成功将紧凑小型脉冲功率源应用于驱动宽带/窄带微波产生、碳纤维阴极稳定性及寿命测试。

摘要： 开展了水中铜丝电爆炸引燃铝粉悬浮液的实验研究,将铝粉悬浮液置于有机玻璃管中,同轴心方向穿过200μm的金属铜丝,经脉冲功率驱动后快速相变发生电爆炸为铝粉爆燃提供反应条件。通过比对不同质量球状铝粉(μm粒径)的悬浮液在相同脉冲电容器储能条件下的放电和冲击波参数,获得了电爆炸驱动铝粉放电特性和冲击波增强效应的规律。实验发现,电爆炸起爆铝粉的冲击波有两个明显的波峰,分别对应于金属丝电爆炸(一次冲击波)和由产物气体胀裂管壁产生的二次冲击波,且铝粉爆燃对二次冲击波的增强效应非常显著,在300 mg铝粉的悬浮液环境中,二次冲击波峰值达到2.77 MPa,是无铝粉添加环境中二次冲击波的2.25倍,冲击波冲量增强了约50%。对不同储能条件下200 mg铝粉的悬浮液环境中金属丝爆的冲击波进行了对比研究,发现随着驱动源储能的增加,电爆炸引发的主冲击波和二次冲击波压力均逐渐增大,600 J时分别达到了3.17和1.91 MPa,冲击波冲量也随储能增加而增加,在600 J储能条件时的冲量为41.12 Pa·s,储能条件约300 J时20.24 Pa·s冲量的2倍。

摘要： 《强激光与粒子束》(月刊)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程,报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及强激光、高功率微波及粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用。主要栏目:强激光物理与技术、惯性约束聚变物理与技术、高功率微波技术、脉冲功率技术、粒子束及加速器技术、核科学与工程、前沿技术与交叉科学等。

摘要： 通过理论计算、数值仿真和实验验证的方法,研究了一台峰值功率数十GW、重复频率5 Hz的重复频率高功率脉冲驱动源,命名为“HEART-50”。该脉冲驱动源由充电电源、初级开关、脉冲形成线、主开关、阻抗变换线,以及假负载构成。首先介绍了HEART-50重复频率高功率脉冲驱动源整体设计思路;其次,对基于混合液体介质的高功率脉冲形成线和气体介质主开关进行了数值分析,并对其全电路工作能力进行了仿真分析;最后,对研制的HEART-50重复频率高功率脉冲驱动源进行了实验验证。结果表明,脉冲驱动源能够输出峰值电压520 kV,脉冲宽度约90 ns,脉冲上升沿小于25 ns,重复频率5 Hz的准方波电脉冲,峰值电功率约为25.3 GW,且具有较好的运行稳定性。

摘要： 刊物简介《强激光与粒子束》(月刊)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程,报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及强激光、高功率微波及粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用。主要栏目:强激光物理与技术、惯性约束聚变物理与技术、高功率微波技术、脉冲功率技术、粒子束及加速器技术、核科学与工程、前沿技术与交叉科学等。

摘要： 对于大多数高压电气设备,固体电介质是不可缺少的组成部分,其作用包括机械支撑和电气绝缘两方面,提高固体电介质的绝缘能力具有重要意义。然而对于固体电介质体击穿现象,其研究还有待进一步加深,特别是在微秒和纳秒等短脉冲条件,固体电介质的击穿呈现出与静态或工频不同的现象,使得这一研究变得更为复杂。此外,随着脉冲功率技术的迅猛发展,如何评估和设计绝缘结构,使其具有满足使用要求的寿命也是在建立脉冲功率装置时非常关心的问题。

摘要： 《强激光与粒子束》(月刊)是由中国工程物理研究院、中国核学会和四川核学会联合主办的科技期刊,主要依托国家高新技术领域重点科研计划和工程,报道我国高能激光与粒子束技术领域理论、实验与应用研究的最新成果和进展。内容涉及强激光、高功率微波及粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用。主要栏目:强激光物理与技术、惯性约束聚变物理与技术、高功率微波技术、脉冲功率技术、粒子束及加速器技术、核科学与工程、前沿技术与交叉科学等。

摘要： 中国原子能科学研究院的脉冲功率技术起步于20世纪80年代,是在王淦昌先生的倡导、推动下发展起来的.本文首先介绍中国原子能科学研究院脉冲功率技术及应用的近30年的发展概况,包括80年代初在我院建成第一台1MV的强流相对论电子束加速器;90年代建造的用作准分子激光泵浦驱动源、进行惯性约束核聚变(ICF)研究和状态方程研究的国内第一台6束角多路、百焦耳级高功率KrF准分子激光MOPA系统——天光Ⅰ号,2000年左右建成的双向泵浦准分子激光的激光系统天光ⅡA等较大规模的脉冲功率装置.然后还将介绍在这些装置设计、改造、运行等工作中积累起来的一些有特色的单元技术,如Marx整机设计、低电感火花隙开关、低抖动激光触发多级开关及触发同步等关键技术.近年来,X箍缩在惯性约束核聚变研究中靶丸及Z箍缩等离子体发展过程的背光照相诊断、基于相位衬度的高分辨率成像研究等方面展现出了巨大潜力,为此我们对天光ⅡA装置进行了改造,用于进行X箍缩研究.本文最后将介绍中国原子能科学研究院在X箍缩相位衬度成像研究与等离子体快过程的背光照相方面的最新研究进展.

摘要： 紧凑型固态化是脉冲功率技术发展的趋势.为了实现脉冲功率系统的紧凑小型化和固态集成化,设计了基于固态陶瓷平板传输线技术、高功率GaAs光导开关技术以及激光二极管触发技术为一体的多级层叠Blumlein脉冲形成线倍压器.开展了单级、两级以及四级Blumlein脉冲形成线实验,结果表明:各级Blumlein脉冲形成线均能产生脉宽为ns量级且具有平顶的短脉冲高压,通过多个单级Blumlein线层叠可以获得高幅值、短脉冲的高压输出.其中,四级Blumlein脉冲形成线倍压器可以输出脉宽约10ns,幅值78kV,平顶约5ns的高压短脉冲.

摘要： 近年来，随着脉冲功率技术的迅速发展以及微电子器件技术和制造工艺的提高，皮秒级电场脉冲在实验室和工程中得以实现。在此基础上发展的生物医学成像技术是目前国际上的研究热点之一，该技术能够以非常直观的方式向人们展示人体内部结构形态或功能，已经成为疾病预防、临床诊断和医学研究中不可或缺的有效工具，具有非常广阔的研究前景。本文设计了一种用于生物成像的结构简单、工作原理简单、成本低且性能优秀的新型超宽带脉冲天线——Valentine天线，这是一种行波天线，工作于300MHz-3GHz，在数值分析软件中的Valentine天线的时域特性进行了仿真分析；同时根据该天线在实际应用中的馈电需要，设计了一种能够使其满足TEM同轴电缆馈电需要的转接头结构，并在转接头与Valentine天线匹配的情况下对该结构进行了仿真分析，验证了其匹配后的性能（方向图、增益和VSWR）能够满足设计需要。

摘要： Marx发生器常用于产生高能电子束泵浦准分子激光器,获得高能紫外激光输出,本文介绍了一种紧凑型Marx发生器,该发生器采用真空绝缘模块化设计,有效降低了回路电感,电感约为300nH.这使得Marx 发生器输出的高压脉冲可以不经过传统的脉冲形成线进行脉宽压缩而直接作用于真空二极管,产生脉宽0.5μs、500kV、80kA 的相对论电子束.实验研究Marx发生器的放电特性,放电抖动小于20ns,电压传输效率约为70.5％,能量传输效率约为52％.用该Marx发生器产生的电子束泵浦XeCl准分子,获得了100J的308nm紫外激光脉冲输出.

摘要： Marx发生器常用于产生高能电子束泵浦准分子激光器,获得高能紫外激光输出,本文介绍了一种紧凑型Marx发生器,该发生器采用真空绝缘模块化设计,有效降低了回路电感,电感约为300nH.这使得Marx 发生器输出的高压脉冲可以不经过传统的脉冲形成线进行脉宽压缩而直接作用于真空二极管,产生脉宽0.5μs、500kV、80kA 的相对论电子束.实验研究Marx发生器的放电特性,放电抖动小于20ns,电压传输效率约为70.5％,能量传输效率约为52％.用该Marx发生器产生的电子束泵浦XeCl准分子,获得了100J的308nm紫外激光脉冲输出.

摘要： Marx发生器常用于产生高能电子束泵浦准分子激光器,获得高能紫外激光输出,本文介绍了一种紧凑型Marx发生器,该发生器采用真空绝缘模块化设计,有效降低了回路电感,电感约为300nH.这使得Marx 发生器输出的高压脉冲可以不经过传统的脉冲形成线进行脉宽压缩而直接作用于真空二极管,产生脉宽0.5μs、500kV、80kA 的相对论电子束.实验研究Marx发生器的放电特性,放电抖动小于20ns,电压传输效率约为70.5％,能量传输效率约为52％.用该Marx发生器产生的电子束泵浦XeCl准分子,获得了100J的308nm紫外激光脉冲输出.

摘要： Marx发生器常用于产生高能电子束泵浦准分子激光器,获得高能紫外激光输出,本文介绍了一种紧凑型Marx发生器,该发生器采用真空绝缘模块化设计,有效降低了回路电感,电感约为300nH.这使得Marx 发生器输出的高压脉冲可以不经过传统的脉冲形成线进行脉宽压缩而直接作用于真空二极管,产生脉宽0.5μs、500kV、80kA 的相对论电子束.实验研究Marx发生器的放电特性,放电抖动小于20ns,电压传输效率约为70.5％,能量传输效率约为52％.用该Marx发生器产生的电子束泵浦XeCl准分子,获得了100J的308nm紫外激光脉冲输出.

摘要： 直线变压器驱动源(Linear Transformer Driver,LTD)运用感应隔离和感应叠加原理,将电容化整为零,实现快脉冲、高电压、大电流脉冲输出.本文介绍了LTD的工作原理,重点阐述了感应隔离和感应叠加原理,总结了固态LTD的研究现状。

摘要： 直线变压器驱动源(Linear Transformer Driver,LTD)运用感应隔离和感应叠加原理,将电容化整为零,实现快脉冲、高电压、大电流脉冲输出.本文介绍了LTD的工作原理,重点阐述了感应隔离和感应叠加原理,总结了固态LTD的研究现状。

摘要： 直线变压器驱动源(Linear Transformer Driver,LTD)运用感应隔离和感应叠加原理,将电容化整为零,实现快脉冲、高电压、大电流脉冲输出.本文介绍了LTD的工作原理,重点阐述了感应隔离和感应叠加原理,总结了固态LTD的研究现状。

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： 本发明公开了一种基于中频替代技术的脉冲功率测量系统，该系统包括被测脉冲输入接口、本振信号输入接口、混频器、定向耦合器、程控衰减器、第一功分器、第二功分器、被测脉冲功率输出接口、第一混合信号输出接口和第二混合信号输出接口。本发明所述技术方案更适用于更高频段脉冲功率的测量，能有效降低脉冲功率测量对微波器件频带的依赖，提高脉冲功率测量的不确定度。

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： 本发明公开了一种基于时间反演的电磁脉冲功率合成技术，属于电磁场与微波通信领域；其系统依次包括信道探测信号发生器，用于产生信道探测信号；时间反演镜，用于对接收到的信道探测信号进行时间反演操作；强电磁脉冲空间功率接收器，用以接收通过本技术合成的强电磁脉冲。本发明解决了现有的空间功率合成技术无法解决的宽带以及强电磁脉冲以及室内复杂环境等问题，实现了宽带强电磁脉冲空间功率合成效果。

摘要： 本发明公开了一种超宽带冲激窄脉冲功率测量技术，可用于超宽带雷达、超宽带无线电探测器和超宽带通信等领域。该测量技术由中控单元、同步脉冲形成、扫描脉冲形成、延迟线、积分积累、中频处理、中频功率检波和AD量化组成。中控单元控制可编程延迟线，使扫描脉冲在超宽带脉冲的重复周期内滑动，对被测窄脉冲实施取样、积分积累和脉冲展宽，转换为中频宽脉冲；经中频滤波、放大、包络检波、AD采样，送入中控单元进行数字域处理，根据校准的超宽带冲激窄脉冲幅度‑中频宽脉冲幅度关系曲线，查表确定被测窄脉冲功率。与现有技术相比，该技术可实现纳秒甚至皮秒量级窄脉冲的功率测量，并具有体积小，重量轻，成本低等诸多优点。

摘要： 本发明是一种基于恒能量斩波技术的脉冲功率合成电路，它由斩波回路、控制回路、传输回路和合成回路组成，斩波回路和传输回路有多级，且并联于电源和合成回路之间，同级斩波回路和传输回路通过同级变压器耦合连接，各级斩波回路和传输回路的电路结构相同，合成回路的电路元器件及连接关系为：电感L的右端、电容C的上端与负载R的上端相连，电容C的下端与负载R的下端相连，电感L的左端为合成回路输入上端，电容C的下端为合成回路输入下端；电容C的两端为合成回路的输出端。本发明恒功率输出、功率大小可调且合成波形频率可调、波形失真度较低，能够让开关器件工作在软开关状态，输出功率电路短路时不损坏主功率器件，负载合成功率大。

摘要： 本实用新型是一种基于恒能量斩波技术的脉冲功率合成电路，它由斩波回路、控制回路、传输回路和合成回路组成，斩波回路和传输回路有多级，且并联于电源和合成回路之间，同级斩波回路和传输回路通过同级变压器耦合连接，各级斩波回路和传输回路的电路结构相同，合成回路的电路元器件及连接关系为：电感L的右端、电容C的上端与负载R的上端相连，电容C的下端与负载R的下端相连，电感L的左端为合成回路输入上端，电容C的下端为合成回路输入下端；电容C的两端为合成回路的输出端。本实用新型恒功率输出、功率大小可调且合成波形频率可调、波形失真度较低，能够让开关器件工作在软开关状态，输出功率电路短路时不损坏主功率器件，负载合成功率大。

摘要： 一种利用脉冲功率技术开采海底富钴结壳的装备，包括悬浮舱、脉冲功率电源、破碎头、机械手以及集矿管道，所述破碎头与悬浮舱通过所述机械手连接，所述破碎头一侧设有脉冲电极，另一侧安装有集矿管道，所述脉冲功率电源放置在所述悬浮舱中。本发明结构合理、操作方便、开采效率高，呈正方形交叉排列的正、负电极，脉冲作用后，任意两个异性电极之间形成强电场并破碎富钴结壳；正、负电极可沿破碎头轴向移动，更好的适应海底复杂的矿山地形；悬浮舱使整个设备悬浮在深海海底，便于在开采过程中移动，破碎头与悬浮舱通过机械手连接，可使破碎头多自由度移动，使其进一步适应海底复杂的矿山地形，进一步提高富钴结壳的开采效率。适于工业化应用。

摘要： 本发明属于脉冲功率技术领域，本发明公开了一种甘油‑磁性纳米粒子绝缘油及其在脉冲功率技术中的应用，解决甘油应用于绝缘油时流动性较差的问题，甘油‑磁性纳米粒子绝缘油中磁性纳米粒子的质量与纯甘油的体积比为0.02g/L～0.07g/L。应用时，主流程包括加热纯甘油、纯甘油+磁性纳米粒子混合、灌装入使用容器、磁性粒子加热甘油、达到指定温度‑停止辐照/未达到指定温度‑继续辐照；流程条件包括超声波辐照、真空以及磁场辐照。通过掺杂磁性纳米粒子并外加磁场辐照，是一种非接触式的加热方式，无需在实际装置中增加加热设备，安全可靠且能够长时间保持合理温度，同时掺杂磁性纳米粒子后，对于甘油绝缘能力同样具有提高作用。