脉冲功率技术在环境保护中的应用

脉冲功率技术

脉冲功率技术摘要：脉冲功率技术是以较慢的速度将能量储藏在电容器中或者电感线圈中，然后将此电场能获磁场能迅速的释放出来，产生幅值极高的，但持续时间极端的脉冲电压及脉冲电流，从而导致极高功率的脉冲。关键词：脉冲功率，储能技术引言：脉冲功率技术中的储能技术包括惯性储能，电容储能，电感储能一.、脉冲功率技术的发展脉冲功率技术正式作为一个独立的部门发展,还是近几年的事。事实上作为脉冲功率技术基础的脉冲放电, 早就存在于大自然中。而对脉冲放电的研究则开始于研究天然雷电特性, 以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。四十年代末期, 就有人开始注意到亚微秒及毫微秒级的高压强流脉冲放电形式。但是, 一方面由于当时客观要求并不迫切；另一方面, 这样快的脉冲放电, 无论在产生技术上, 或者在测量技术上都存在着一定的困难。因此, 其后十多年,这种技术发展并不迅速。六十年代初期, 由于闪光辐射照相和瞬时辐射效应研究的需要, 英国原子能武器研究中心的J.C.马丁所领导的研究小组，开拓了称之为脉冲功率加速器的研究领域, 使毫微秒级脉冲功率技术往前推进了一步。同时, 一些科学技术在发展中受到障碍, 急需找寻新的途径。以微波和激光的发展为例, 利用速调管、行波管等原理去产生大功率高效率毫米或亚毫米微波已经不可能。利用一般方法产生大功率、高效率、波长可调的激光束也不可能。正当人们探索和寻找新的解决途径的时候, 他们发现脉冲功率技术是解决这些问题的良好途径。为此, 美国许多单位, 为桑地亚实验室、物理国际公司、海军研究实验室、康乃尔大学、加利福尼亚大学和斯坦福大学等单位, 对脉冲功

关于脉冲功率电源的介绍

关于脉冲功率电源的介绍在全球化的发展环境下，各国为了提高自身的综合竞争力，均十分关注科学技术的应用。脉冲功率技术作为重要的技术之一，该技术的发展始于20世纪60年代，在多个领域均有着较为广泛的应用，其中在国防领域扮演着重要的角色。文章主要研究了脉冲功率电源的概况，并分析了其发展的技术阻碍，为了实现其快速的发展，要对其中存在的问题进行有效处理，在此基础上，脉冲功率技术的发展才能够更加稳定，同时，我国的国防竞争力也将不断增强。标签：脉冲功率电源；电容器组；发电机系统；电池组；技术阻碍当前，电源的相关问题得到了广泛的关注，其中最敏感的为小型化电源问题。在科学技术的支持下，电源的小型化得到了快速的发展，此类电源的应用是广泛的，其作用日益显著。但小型化电源的发展也存在不足，为了促进其发展，需要对先进的技术进行积极的、全面的运用。在此背景下，文章研究了脉冲功率电源，该电源是借助不同方式进行提供的，具体的方式有电容器组、发电机系统、电感储能系统与蓄电池组等。脉冲功率电源的应用满足了国防武器系统的电能需求，为我国国防工作的开展奠定了坚持的基础。 1 脉冲功率电源的概况 1.1 电容器组目前，在工业、军事等领域对电容器的应用具有一定的普遍性，其中在电磁炮中的应用取得了良好的效果。随着电磁炮的快速发展，对电容器组的要求不断提高，在脉冲形状控制方面，利用了闭合开关；在能量存储密度方面，利用了新的介电材料，在此基础上，电容器组得到了进一步的发展，进而适应了实际应用的需求[1]。对于脉冲功率电源而言，作为电源的电容器组存在一定的不足，主要为偏低的转化效率，同时，其充电状态未能保持长期性。为了有效解决此问题，需要借助高功率的大型充电设备，以此保证充电的快速与便捷，与此同时，工作电压也将得到控制。在此基础上，电容器组拥有较大的体积，但在军事领域对于武器系统的体积有着严格的要求。因此，在轨道炮系统中，电容器组的应用缺少针对性与时效性，此时的电源未能适应军事发展的需要。在对电容器组展开设计过程中，要关注其热量的控制。对于电容器的介电材料而言，通常情况，均属于电绝缘体与热绝缘体。在炮弹发射时，电容器内部的热量将不断升高，为了保证电容器组的安全性，要对其给予高度的重视[2]。 1.2 发电机系统关于电磁炮发电机的研究，其应用的类型较多，主要有单极脉冲发电机、补

脉冲陡化技术研究

研究生（脉冲功率）报告题目：脉冲陡化技术学号T201289940 姓名肖旋院（系、所）研究生院

脉冲陡化技术研究摘要在脉冲功率技术的应用中常常需要使用到快前沿的陡脉冲，如多路MARX发生器的同步触发，开关电路同步，触发电路的极速响应等。在脉冲功率技术领域，这种快前沿的脉冲具有功率高，输入快速的优良特性，也是脉冲功率的一个发展方向。理论上来讲，脉冲电压越高，前沿陡化就越难以实现。实际应用中，往往需要将10微秒量级的脉冲陡化到10纳秒量级甚至于数纳秒量级，而放电电流往往是很大的，这种高电流陡度往往使一般的元器件难于承受。基于这些问题，本文对几种形式的脉冲陡化电路的原理和应用进行了对比，也总结了一般的脉冲陡化电路的应用场合。关键词：前沿；脉冲陡化；同步；仿真分析 Abstract In the application of pulsed-power technology，fast risetime tigger signal is always a regular.For example, Multiple MARX generator trigger synchronous, synchronous switch circuit，fast response of trigger circuit.In the domain of pulsed-power technology, fast risetime tigger signal have the characteristics of high power ,excellent input,and it has become an important direction of pulsed-power’s development. Theore- tically, the higher the pulse voltage is, the more difficult to achieve fast risetime. In practical application, it is often nesessary to sharp 10 micro seconds magnitude of pulse to 10 nanosecond level even a number nano second level,but the current of discharging is very big, This kind of high current gradient often make general components are difficult to bear. Based on these problems,in this paper, the simulation and comparison of several forms of pulse sharping circuit principle and application are made,and the general pulse sharping circuit applications is summarized. Keywords:Risetime;Pulse SharPening; Synchronous;Simulation

环境工程领域的脉冲功率技术应用

环境工程领域的脉冲功率技术应用脉冲功率技术在我国高新技术发展中有着重要的应用,同时其应用范围也在不断地扩展,在民用部门、手工业、环境保护等领域都有着广泛的应用,并随着科学技术的发展对其的应用技术也在不断成熟。随着生活水平和经济水平的上升,环境问题逐渐成为了众多人关注的焦点,对环境工程领域中的技术应用也提出了更高的要求。一、脉冲功率技术简述 1.脉冲功率技术在我国的发展在国际上对脉冲功率技术的研究是开始于二十世纪三十年代的,到六十年代,该技术就成为了一个独立的发展学科,之后美国、日本、俄罗斯等国家都对该技术开始了深入研究。在我国,对脉冲功率的研究是开始于二十世纪七十年代末的,我国对它的研究是开始于“高功率电子束发器的研究”,“1979年北京高能物理所建成了当时我国最大的强流脉冲电子束加速器闪光—I,应用于射线模拟源”,随之而来的是对脉冲功率技术研究的高潮,层出不穷的强流脉冲电子加速器逐渐建成,进而为我国当时高新技术的研究,如准分子激光、集体离子加速、闪光射线照相、电磁轨道炮以及高功率微波等提供了很好的研究条件。脉冲功率技术发展 (1)脉冲功率装置通常来讲,脉冲功率的装置包括以下几个部分,如图所示: 图一:脉冲功率装置图示

(2)高功率脉冲发展方向当前,高功率脉冲的主要发展方向有以下几方面,第一,元件储能密度还需要提高。随着电容制造技术的提高以及分子工程技术的广泛应用,为储能元件储能密度的提高提供了发展条件,同时脉冲电容器储能空间也能够得到一定提升,这就有利于缓解大体积、大重量给脉冲功率系统带来的不良影响。根据不同器件电气强度极限值不同,其要求的储能密度也是不同的。但是,无论密度要求如何,电容的储能密度要远远低于电感储能密度,所以,不仅在我国,在国际上对这种电感储能高功率脉冲电源的研究也非常重视。第二、发展重复高功率脉冲。原来我国应用多是单次的脉冲功率技术,这种技术主要是为我国国防科学研究提供服务,应用范围与社会发展的要求产生了不可避免的矛盾,所以,为了适应民用、工业以及新兴领域对脉冲功率的要求,必须要发展重复频率高且具有平均功率的脉冲功率技术。第三、高频、大功率开关技术的研究。开关元件的相关参数对脉冲功率系统的整体都存在着一定的影响,这也决定了开关元件技术是脉冲功率技术中重点技术之一。随着社会科技的发展以及应用要求的提高,同时,大功率全控型的产品器件被大量生产并且产品化,为开关技术的发展研究提供了可靠的器件基础,为此“高重复率脉冲电源转换开关和开关的串联均压技术被大量使用在脉冲电源中,并取得了较为理想的结果”。第四,脉冲电源多元化发展。脉冲功率应用范围的扩展给脉冲电源的技术标准提出了更高的要求,所以在未来的研究中要加大对脉冲电源多元化的发展,比如低成本化、小型化、多样化等。第五,脉冲功率电源

高功率脉冲激光应用

高功率脉冲激光应用 High peak power, low power consumption and compact package 峰值功率高，功耗低，紧密封装 Mining, Civil Engineering, Manufacturing, Forest Management, Underwater Topography, … require long range 3D laser scanning and with the most advanced lasers. Keopsys’s KULT (Ultra compact Laser Transmitter) series are the world's most used laser in 3D scanning applications. 采矿、土木工程、制造、森林管理、水下地形等需要远程三维激光扫描和最先进的激光器。Keopsys KULT(超紧凑型激光发射机)系列是世界上使用最多的三维激光扫描设备。 The KULT series, pulsed fiber lasers, cover the major eye safe wavelengths 1,5μm and 2μm but also 532nm and 1μm for specific applications. The KULT lasers provide high energy per pulse in an extremely compact package, making them the preferred lasers in many 3D scanning systems. KULT系列脉冲光纤激光器覆盖主要的人眼安全波长1.5μm、2μm以及532 nm和1μm，用于特定应用场合。KULT激光器在极其紧凑封装的条件下能提供高能量脉冲,使其成为三维激光扫描系统的首选。 In terms of high peak power, power consumption and compact package, KEOPSYS has one of the best offers on the market. We have developed very strong partnership with the leading manufacturers of 3D scanning systems. Our experienced and highly educated team will work with you to design custom solutions for your next generation scanner. 在高峰值功率、低功耗、紧凑封装方面，KEOPSYS拥有市场上最好的产品之一。我们已经和领先的三维扫描系统制造商建立了强力合作关系。我们的经验和高精尖团队将与您合作，为您的下一代扫描设备制定解决方案。 Telemetry for environmental and industrial surveys Range-Finding and Speed sensing for collission avoidance

脉冲功率技术

华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名李猛虎考生学号 M201371361 系、年级高电压与绝缘技术2013级类别硕士考试科目脉冲功率技术考试日期 2013年12月15日

脉冲功率技术是指把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中，然后通过动作时间在毫微秒左右的快速开关将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上，以得到极高的功率，实质上是输出功率对输入功率的放大。脉冲功率系统中能量的储存方式有许多种，如电容储能，电感储能，脉冲电机储能以及电池储能等。脉冲功率技术研究的技术指标为：电压1kV~10MV，电子能量0.3~15MeV（电子伏），述流大小1kA~10MA，脉冲宽度0.1~100ns，束流功率0.1~100TW，总能量：1kJ~15MJ。脉冲功率技术的特征是：高脉冲功率，短脉冲持续时间，高电压，大电流。脉冲功率技术，是以电气科学技术为基础，把电工新技术和高电压－大电流技术融为一体的新型学科。脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景。脉冲功率的发展历程脉冲放电现象存在于大自然。人们最早是在20世纪30年代开始研究脉冲功率现象。1938年，美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线；1939年，苏联人制成真空脉冲X射线管，并把闪光X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。第二次世界大战期间，企图将脉冲功率技术应用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。1947年，英国人A.D.Blumlien以专利的形式，把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在纳秒脉冲放电方面取得了突破。1962年，英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组，将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来，建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG（3MV，50kA，30ns），脉冲功率达TW（1012W）量级，开创了高功率脉冲技术的新纪元。1986年建成PBFA-II 装置，其峰值电压为12MV、电流8.4MA、脉宽40ns，其二极管束能为4.3MJ，脉冲功率1014W，是世界上第一台功率闯过100TW 大关的脉冲功率装置。美国和俄罗斯目前在脉冲功率技术上处于领先地位。美国从事脉冲功率技术研究的机构有Sandia国家实验室、Lawrence Livermore国家实验室、Maxwell实验室、Los Alamos科学实验室、海军武器研究中心、Texas技术大学等。1967年在Sandia 实验室建成的Hermes2I 为当时最大的脉冲功率装置；1972年美国陆军的Hary Diamond实验室建成了Aurora装置，这个设备由4台Marx发生器组成，是脉冲功率史上的一个里程碑；1986年Sandia实验室又建成了FBFA2II，是世界上第1个闯过100TW 大关的装置。俄罗斯从事脉冲功率技术研究的机构有库尔恰托夫研究所、新西伯利亚核物理所、托姆斯科大电流电子学研究所、电物理装备所、列别捷夫所等, 建造了许多大型的Marx成形线型联合装置,1985 年建成的AHrapa25就是其中之一。日本的脉冲功率技术主要应用于强流粒子束加速器，特别重视轻离子的惯性约束聚变。从事脉冲功率技术研究的机构有东京大学、熊本大学、大阪大学、长岗技术大学等, 较著名的装置有大阪大学的Raiden2IV和1986年长岗技术大学建成ETIGO 2II。

(整理)高功率脉冲电源

高功率脉冲电源学院（系）：电气工程学院班级：1113班学生姓名：高玲学号：21113043 大连理工大学 Dalian University of Technology

1分类及结构原理高功率脉冲最早始于30年代，随着用电容器放电产生X射线的出现，经过了几十年的发展，目前高功率脉冲电源应用范围非常广泛，例如用于闪光X射线照相、高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电磁发射(或推进)、粒子束武器和电磁成形等离子体物理与受控核聚变研究、核爆炸模拟等方面。‘ 如图1所示。高功率脉冲电源包括初级能源、中间储能脉冲成形系统及转换系统等几个部分。图1. 高功率脉冲电源组成框图脉冲功率的形成过程是：首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；其次，向中间储能和脉冲形成系统注入能量；再次，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化，等复杂过程之后，最后快速释放给负载。 (1)初级能源为小功率的能量输入设备，如电容器的充电机、电感线圈的励磁电源、飞轮电机的拖动电机，其能源来在电网。 (2)中间储能设备有以电容器和Marx发生器为例的电场储能，以常温或超导电感线圈为例的磁场储能，以各类具有转动惯量的脉冲发电机为主的机械储能，以蓄电池、磁流体发电机、爆炸磁通压缩发生器为代表的化学储能，以及以核能磁流体发电机为例的核能初级能源，等等。 (3)能量转换与释放系统主要包括各种大容量闭合开关和断路开关及各种波形调节技术设备。脉冲功率装置初级能源的储能方式主要包括：以电场形式储能的电容器、以磁场方式储能的电感器、机械能发电机、化学能装置以及核能等。如表1所示。 (1)电容储能简单、技术成熟，因此它的应用最为广泛，如惯性约束、强激光、粒子束武器、大功率微波等。世界上一些著名的脉冲功率装置都采用电容储能放电回路，如美国的PBFA．II等。 (2)电感储能最大的优点是储能密度大，所以倍受研究者的关注。电感储能技术在诸如受控等离子体物理、受控核聚变、电磁推进等现代科学技术领域中，都有着极为重要的应用。 (3)机械储能具有储能密度高、结构紧凑、易做成移动式，且提取十分方便等优点，因此也得到了广泛的应用。目前，其主要的应用领域有：近代同步加速器、托卡马克热核装置、等离子体。箍缩、大型风洞装置、大截面金属对头焊接等。

电脉冲增产技术

电脉冲增产技术-高聚能电爆震电爆震发展状况电爆震技术是采用电脉冲产生水锤效应作用于油层的一种纯物理方法。国际发展状况：美国于上世纪70年代便开展了电脉冲采油技术的研究，但未见有产品报道。前苏联于1975年开展电脉冲采油技术工作,并取得较好的应用效果,某些油田还将该技术作为修井过程的常规手段。俄罗斯和乌克兰均有产品出售(国内也有引进),其最大储能<1.5kJ 国内发展状况：主要有井下储能式和陆地储能式两种。井下储能式能量和功率偏小，陆地储能式设备复杂、庞大，不方便携带。中科院电工所从1986年开始进行电脉冲采油技术的研究工作。地矿部物化探所,清华大学,西安交通大学、河南油田等也相继开展过类似的研究工作,并取得了较好的试验效果。 ?.各单位的样机仅仅有进行过不多于20口油井实验的报道。 ?. 未见到各单位产品的中等规模作业（单台设备150口油井以上的作业量）的报道。 ?. 尚未发现设备在大量作业中的问题。 ?. 产品在参数选取上尚不够先进，基本上参照了俄、乌两国的设备参数，适用作业油井的范围小。 ?. 河南油田进行了大量的基础性研究。 ◆.进口俄、乌两国的设备在使用上有不配套的问题。 ◆.进口设备的耗材供应和设备维护困难。 ◆.进口设备至少在技术服务上跟不上。 ◆.使用进口俄、乌两国的设备也未见大量作业的报道。 ◆.进口设备的指标和参数并不先进。电爆震的组成和工作原理 ◆地面电源控制柜 ◆.高压直流电源 ◆.高聚能电容器 ◆.能量控制开关 ◆.能量转换开关整套设备分为地面部分和井下部分。高压直流电源、高聚能电容器、能量控制开关和能量转换开关组装成井下部分。电缆车送井下部分到油层位置并连接地面电源控制柜 ?.地面电源控制柜将井场220V工频电源经整流再逆变成 600V、1000HZ中频电源。 ?.由射孔电缆车将中频电源送给井下中频升压变压器 ?.高压硅堆将中频变压器的输出再整流成30kV 直流高压。 ?.直流高压经厄流圈给高聚能电容器充电。 ?.待高聚能电容器充电到能量控制开关的工作阈值时，能量控制开关导通，传递电容器中的储能给能量转换开关。 ?.能量转换开关将电容器中电能转换成液体中的机械能（冲击波能量）电爆震的技术基础 ◆高聚能电爆震的技术基础是脉冲功率技术 ◆.脉冲功率技术是在瞬间获得高功率的一门专项技术 ◆.脉冲功率技术是当代高新技术的基础学科之一 ◆.脉冲功率技术主要应用于国防高科技领域 ◆.通过不同的物理原理可以将高功率电脉冲转换为电子束能、激光能量、微波能量、热能、等离子体能量 ◆.电爆震将高功率电能转换为机械能作用于油层电爆震的技术原理－液电效应 ?在高压强电场作用下，液体中的电极会发射电子，电离电极附近的液体分子。 ?.电极发射的电子和液体中被电离出的电子被电极间强电场加速电离出更多的电子。 ?.在液体分子被电离的区域形成等离子体通道。 ?.随着电离区域的扩展，在电极间形成放电通道，液体被击穿。电爆震的作用机理脉冲放电功率可达MW量级，产生的冲击波速度达1000～4000m/s 冲击波产生的压力冲击波是一个包含许多频率的宽带脉冲波，其能量密度很高，高频部分形成陡峭的波阵面陡峭的波阵面与近井地带的油层相互作用后，衰减为“二次脉冲”低频声波，向介质发射新的应力波 1

脉冲功率技术在废气处理的应用调研

脉冲功率技术在废气处理的应用调研前言脉冲功率技术是一个研究在相对较长的时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释放给负载的新兴科技领域。经过几十年的技术进步，脉冲功率在电路理论、和器件水平上都取得了巨大的进展。近年来，等离子体物理、高压技术等高新科技在发展的过程中与脉冲功率技术相互结合，开拓了很多新的应用领域：（1）在材料科学领域，可应用于等离子体浸入离子注入、脉冲电子束表面改性、电爆金属丝等；（2）在医疗和生物领域，可利用脉冲电场进行杀菌消毒、癌症治疗；（3）在光源领域，脉冲气体激光和脉冲极紫外光源都有着广阔的前景；在加速器领域，高能粒子加速器的工作更是直接建立在多个高压脉冲调制器的基础之上。此外，在面对全球工业化带来的严重环境问题时，传统的污染治理方法存在着处理效率低、能耗高、二次污染等缺陷，将脉冲功率技术结合气体放电产生低温等离子体的方法有着操作简单、低耗节能、处理效率高、无二次污染等巨大优势，因此在废气处理和废水处理领域都有着广泛的应用，对环境治理的施行指出了一个新的方向。本文主要根据一篇浙江大学环境工程专业的学位论文以及一篇中国工程物理研究院环保工程研究中心的研究论文，调研了脉冲放电等离子体技术在废气处理中的实践研究。脉冲功率处理废气的机理与优势八十年代初期，日本、美国等的学者提出了脉冲电晕放电等离子体技术（Pulse Corona Discharge Plasma，PCDP），利用气体放电过程产生大量电子，电子能量等级在5～20eV范围内。其基本原理是：通过陡前沿、窄脉宽(纳秒级)的高压脉冲电晕放电，在常温常压下获得非平衡等离子体，而产生大量的高能电子和·O、·OH等活性粒子，对挥发性有机化合物（volatile organic compounds，缩写为VOCs）进行氧化、降解反应，使VOCs最终转化为无害物。与电子束照射法相比，脉冲电晕法避免了电子加速器的使用，也无须辐射屏蔽，增强了技术的安全性和实用性。与直流电晕相比，脉冲电晕的优势主要体现在两个方面：（1）直流电晕放电在稍高的电

脉冲功率科学与技术重点试验室

中物院脉冲功率科学与技术重点实验室 2014年度基金项目指南设立中物院脉冲功率科学与技术重点实验室基金，旨在联合国内优势单位的科研力量，针对脉冲功率科学与技术的共性基础科学问题进行攻关，加强基础研究、应用基础研究和创新探索研究，培养高水平科技人才，促进学科发展。通过重点实验室基金项目的持续资助和相关研究工作的深入开展，一方面强化脉冲功率科学与技术在国防应用领域的地位，同时，为脉冲功率科学与技术在国民经济领域的应用和推广奠定坚实基础。一、重点实验室基金主要资助方向（1）脉冲放电与绝缘该方向的科学目标是：通过对脉冲条件下电介质放电涉及的材料物质结构、杂质缺陷、形态结构、界面结构以及电子与晶格或带电粒子间相互作用等科学理论和实验技术的研究，掌握脉冲条件下界面或体内电荷行为特征及其发展演变规律，以及与最终击穿放电之间的内在联系；积极探索并发展新型的测量诊断技术和实验技术；探索并掌握强光子辐射、高能电子/离子轰击、高/低真空、强冷热循环等复杂条件下绝缘材料的性能变化规律及绝缘失效物理机制；探索并掌握新型高性能绝缘材料制备技术及处理工艺；在更宽的参数范围内对现有绝缘理论的适用性进行研究，掌握对绝缘材料和结构综合性能的设计和评估方法。该方向的主要研究内容包括：电介质脉冲放电及恢复机制；脉冲条件下绝缘材料体击穿及沿面闪络物理机理；脉冲条件下绝缘设计技术和评估方法。（2）高功率开关该方向的科学目标是：通过研究掌握脉冲电场、激光及粒子束作用下气体和液体电介质材料中放电通道的形成和发展规律，掌握高功率密度、高能量密

度条件下电极材料的烧蚀规律和损伤机理，获得对高功率气体和液体开关物理机制的深入认识；开展以光导开关为代表的大功率固态开关导通机理研究，认识脉冲激光、电场激励条件下半导体材料内部载流子产生、倍增和输运规律，认识半导体材料内部高电流密度放电通道的形成条件和发展规律，掌握器件特征参数与材料参数、触发参数等的内在联系，认识限制固体开关功率密度极限的因素及其作用机理、功率流传输机理及发热机制；探索并掌握大功率固态开关与触发单元的一体化结构设计技术，掌握多开关间的匀流匀压技术、同步控制技术、过压过流保护技术、混合重复频率开关设计技术等固态开关组合应用中关键技术；探索并掌握高功率开关的新原理、新技术以及新型触发和控制技术。该方向的主要研究内容包括：高功率气体、液体和固体绝缘介质开关的物理机制；大功率固态开关的运行和性能退化机理；大功率固态开关的组合应用。（3）脉冲形成与传输该方向的科学目标是：研究并掌握超高功率脉冲产生和调制技术，以及高效传输、叠加和汇聚的物理机制和关键技术问题；掌握MA/cm量级高电流密度下影响真空功率传输极限的物理机制及数值模拟方法，探索并掌握有效表征磁绝缘线间隙等离子时空演变特性的新型诊断技术；研究限制脉冲功率电路输出功率和重复频率的关键因素，掌握其作用机理及改善方法，研究重复频率脉冲产生技术，探索并掌握重频、高可靠性的高功率脉冲调制新原理、新方法和新技术。该方向的主要研究内容包括：超高功率密度脉冲传输物理机制；高功率高重复频率脉冲的产生与调制方法。（4）强流加速器该方向的科学目标是：研究电子、质子等多种粒子束的产生机理、加速方式、输运方法和相应的束流动力学过程，掌握在强流情况下需要解决的关键技

功率变换技术课程综述

Hefei University 功率变换技术课程综述授课教师：李秀娟系别：电子信息与电气工程系班级：自动化（1）班姓名：刘湘玉学号：1405031030 日期：2017年5月10日

摘要: 功率变换技术（Power Electronics Technology）是研究电能变换原理及功率变换装置的综合性学科，是在电子、电力与控制技术基础上发展起来的一门新兴交叉学科。包括电压、电流、频率和波形变换等知识，涉及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。本课程综述主要介绍了功率变换技术的概况和该课程所学的几个重要知识点，并简要介绍了功率变换技术的发展趋势以及功率变换技术在实际生活中的应用等。功率变换技术的发展是很迅速的，功率变换技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。最后，对课程做了总结并写了学习该门课程的一些心得想法。关键字: 整流、逆变、变频、PWM、应用

Abstract: Power conversion technology (Power Electronics Technology) is a comprehensive discipline of power conversion principle and power converter, in electronics, a new interdisciplinary foundation for the development of electric power and control technology. It includes voltage, current, frequency and waveform transform knowledge, including electronics, automatic control principle and computer technology etc. the subject. This course mainly introduces the overview of several important points of the power conversion technology and the curriculum, and briefly introduces the development trend of power converter technology and power conversion technology applied in real life. The development of power conversion technology is very rapid, power conversion technology has become an independent the technology fields. Its applications involving almost all industrial sectors of the national economy. Finally, the course is summarized and wrote some experience learning ideas of the course. Key words: rectifier, inverter, frequency conversion, PWM, application

脉冲功率测试技术

光电电流互感器原理及应用电流互感器作为电力系统中的重要设备，对电力系统的正常运行和电力的精确计量有非常重要的作用。目前光电混合式电流互感器己进入实用化研究阶段，采用先进的电子和光学技术，无论对于光电混合式电流互感器的研制还是推广都非常重要。实践证明，采用这种方法设计的光电混合式电流互感器工作可靠、集成度高，有效的解决了高压端与低压端间的绝缘等问题，能够克服传统电磁式电流互感器的缺点，因此为光电混合式电流互感器在变电站自动化系统中的广泛应用积累了经验。 1 光电混合式电流互感器的分类光电式电流互感器可分为无源型和有源型两大类，前者基于光学传感技术，一般是基于法拉第(Faraday)效应等磁光变换原理，这类互感器直接用光进行信息变换和传输，与高电压电路完全隔离，具有不受电磁干扰，测量范围大，响应频带宽，体积及便于数字传输等优点，其特点是在高压侧部分无需电源，故称为无源电子式电流互感器;后者基于电磁感应原理，如采用无铁心的Rogoswki线圈，这类电子式电流互感器与常规电流互感器较相似，但体积小，暂态响应好，可靠性高，可以直接以模拟量形式输出，也可将信号数字化后用光纤技术进行信息传送，这样大大简化了互感器的绝缘结构，适用于高电压系统，这类电子式电流互感器的特点是高压侧有电子电路，需要有电源对其供电。故称为有源电子式电流互感器。 (1)无源型光电电流互感器的工作原理及其结构所谓无源型光电电流互感器乃是传感头部分不需要供电电源的电子式电流互感器。其基本原理是利用了光的传播原理。光在传播过程中，如果在垂直于光传播方向的平面内，光矢量始终沿一个固定的方向振动，就称这种光为线偏振光。磁场能使本来不具有旋光性的物质产生旋光性。即当一束线偏振光穿过无旋性介质时，如果在介质中沿光的传播方向施加一个外磁场，光通过介质后，光的振动面就会转过一个角度，这种现象被称为磁致旋光效应或法拉第效应。对于给定的介质，振动面的转角与介质的长度L及磁场强度H成正比，即=VHL其中，比例系数v叫做费尔德(Verdet)常数，由介质和光波波长决定。磁致旋光效应的旋转

脉冲功率技术

目录目录 0 摘要 (1) 一、脉冲功率技术的发展历史及现状 (2) 二、脉冲功率技术的储能技术 (4) 2.1惯性储能 (4) 2.1.1直流发电机 (5) 2.1.2单极脉冲发电机（HPG） (5) 2.1.3同步发电机 (6) 2.1.4主动补偿脉冲发电机 (7) 2.2电容储能 (8) 2.2.1电容器组放电 (8) 2.2.2电容器组放电技术要点 (8) 2.3电感储能 (9) 2.3.1电感与电容器储能密度比较 (9) 2.3.2电感储能的缺点 (10) 三、串联谐振CCPS恒流充电 (11) 3.1串联谐振CCPS概述 (11) 3.2串联谐振CCPS工作原理 (11) 3.3串联谐振CCPS恒流充电的MATLAB仿真 (14) 总结 (16) 参考文献 (17)

脉冲功率技术摘要所谓脉冲功率技术是指将很大的能量（通常为几百千焦耳至几十兆焦耳）储存在储能元件中通常为电容器、电感器等, 然后通过快速开关（动作时间在毫微秒左右）将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上, 以得到极高的功率（兆瓦左右）。脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。不断提高的能量、功率、上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题。本文介绍了，给储能元件电容充电的一种恒流充电电源，分析了CCPS充电的原理以及实现问题。关键词：脉冲功率，CCPS,恒流充电，储能技术

脉冲功率技术及其应用一、脉冲功率技术的发展历史及现状脉冲功率技术（PPT,Pulsed Power Technology）正式作为一个独立的部门发展,还是近几年的事。事实上作为脉冲功率技术基础的脉冲放电, 早就存在于大自然中。而对脉冲放电的研究则开始于研究天然雷电特性, 以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。四十年代末期, 就有人开始注意到亚微秒及毫微秒级的高压强流脉冲放电形式。但是, 一方面由于当时客观要求并不迫切；另一方面, 这样快的脉冲放电, 无论在产生技术上, 或者在测量技术上都存在着一定的困难。因此, 其后十多年,这种技术发展并不迅速。六十年代初期, 由于闪光辐射照相和瞬时辐射效应研究的需要, 英国原子能武器研究中心的J.C.马丁所领导的研究小组，开拓了称之为脉冲功率加速器的研究领域, 使毫微秒级脉冲功率技术往前推进了一步。同时, 一些科学技术在发展中受到障碍, 急需找寻新的途径。以微波和激光的发展为例, 利用速调管、行波管等原理去产生大功率高效率毫米或亚毫米微波已经不可能。利用一般方法产生大功率、高效率、波长可调的激光束也不可能。正当人们探索和寻找新的解决途径的时候, 他们发现脉冲功率技术是解决这些问题的良好途径。为此, 美国许多单位, 为桑地亚实验室、物理国际公司、海军研究实验室、康乃尔大学、加利福尼亚大学和斯坦福大学等单位, 对脉冲功率技术及其在各方面的应用, 开始了研究和发展工作。这种技术的应用包括：电子及离子加速、核聚变、微波装置、激光（特别是大功率放电激光）、电磁脉冲、闪光辐射照相、瞬时辐射效应和各种各样的工业应用。脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。不断提高的能量、功率上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题, 诸如：能量的储存, 能量和功率的传输, 脉冲的形成和压缩, 开关技术, 绝缘特性, 磁绝缘传输线, 二极管和有关诊断技术等。由于军事、科学实验和工业上的需要, 脉冲功率技术已经发展到相当高的水平。脉冲功率技术经过半个多世纪的发展, 已经从高新技术、国防科研领域逐渐向工业、民用领域延伸。作为当代高新技术领域的重要组成部分, 它的发展和应用与其他学科的发展有着密切的关系。分析当前脉冲功率技术的发展趋势, 可以概括为以下几个方面: (1)由单次脉冲向重复的高平均功率脉冲发展。过去脉冲功率技术主要为国防科研服务, 并且大多是单次运行, 而工业、民用的脉冲功率技术要求一定的平均功率, 必须重复频率工作。 (2)储能技术——研制高储能密度的电源。在很多应用场合下, 脉冲功率系统的体积和重量的大小是决定性因素, 如飞机探测水下物体技术、舰载电磁炮等, 都要求产生很大的脉冲功率, 而且系统又不能过于庞大和笨重。因此, 高储能密度的脉冲功率发生器的研制是当前主要的研究课题之一。 (3) 开关技术——探讨新的大功率开关和研制高重复频率开关。开关元件的参数直接影响整个脉冲功率系统的性能, 是脉冲功率技术中一个重要的关键技术。美国空军武器科学家认为, 目前大功率开关技术包括以下几个方面: 短脉冲

(完整)高功率脉冲电源

HK系列高功率脉冲电源一．概述所谓高功率并不是指电源的输出功率大，而是指将低功率存贮压缩后，在瞬间释放出大能量脉冲。该项技术主要是用在具有激发性质的负载上，用以在瞬间获得更高的激发效果。由于功率在存储期间不消耗能量，因此电源效率得到大大增强，电能利用率比传统电源高1个甚至几个量级，负载上几乎不会产生热量损耗。由于实现原理复杂，对原器件要求苛刻等原因，目前国内几乎没有商业化产品，只限在大功率微波源、激光器、电磁轨道炮、电子对撞机等军事科技领域。但小型化产品已经开始出现在相关院校和各种实验室中。我们就是在这种情况下开发出类似功能的实用化脉冲电源。所谓类似是因为我们采用的是前级压缩技术，用压缩后的脉冲驱动功率元件，比直接末级压缩仍有一定的差距，因为末级压缩技术需要更高地研发成本。还有就是我们针对的应用对象不具备那样高的价值。当然与传统电源相比它仍然具有很高的效率，各项指标超过1倍以上。仍属于高功率电源范畴。二．电路组成 1、处理器微处理器是采用意法半导体（ST）公司生产的STM32F系列Cortex-M3内核的32位产品。处理器主用来产生基准时钟频率和各种信号的采集和运算。根据采集到的各种包括键盘输入、运行中的电压、电流、频率、占空比、主元件运行中的温度等信号，

判断电源的工作状态，根据运算结果指挥整个电路完成保护、跟踪调整等工作，并将结果显示在控制面板上。 2、控制电路控制电路通过两个控制面板完成对电源的控制和参数读取。主控制面板包括5个按键，分别是占空比+、占空比-、频率+、频率-和频率位选择。分别用来调整占空比和频率，其中频率位选择是用来选择调整个位、十位、百位、千位或万位的哪一位来调整，以节约调整时间。副控制面板包括上下两个翻页，分别用来翻阅运行中的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率等运行参数。 3、显示电路显示电路通过2个显示面板来显示运行中的参数。主显示面板用来显示运行频率和占空比、副显示面板用来显示运行中的电气参数。 4、整流电路整流电路是由大功率半导体整流模块组成，把三相交流电变换成直流电，并由电力滤波电容进行滤波，以保证功率输出电路正常工作。 5、脉冲压缩电路脉冲压缩电路是采用微分电路对从CPU经过分频后得到的脉冲信号进行压缩整形，得到理想的信号前沿，保证信号质量。 6、驱动电路

脉冲功率技术中的储能方式

脉冲功率技术中的储能方式摘要主要分析脉冲功率技术中电容储能、电感储能、化学储能、机械储能，这四种主要储能方式的机理及特点,并进行各自的优缺点比较，找出每种储能方式的限制条件关键词：脉冲功率技术；电容储能；电感储能；化学储能；机械储能概述随着科技不断的发展，脉冲功率技术的应用领域越来越广阔。但脉冲功率技术却一直受到储能技术的制约。因为不可能从电网直接获得一定波形要求的大功率，一般都是要借助能量储能系统先把能量在较长时间里（相对放电来说）储存起来，然后瞬间释放出来，以获得脉冲强电流和大功率。因此如何经济、可靠、有效地存储能量已成为脉冲功率技术领域的重要课题。储存能量的方式有很多种，在脉冲功率技术中常用的是电容储能、电感储能、化学储能和机械储能。下面主要介绍在脉冲功率技术中，这四种储能方式的原理和特性。 1、电容储能电容储能是被研究最早的一种储能方式，也是目前应用最广的储能方式。其技术成熟，可用于毫秒、微妙、纳秒量级的脉冲功率装置中。作为储能器件，具有容量大、内部电感极小、耐压高的特性，储能达数千焦耳至数兆焦耳，缺点是储能密度低，在107 J以上的装置上使用不够经济【1】。模块化电容储能脉冲功率源系统主要由三个部分组成【4】：电容充电装置; 脉冲成形网络模块; 测控系统。其工作原理可以用下面的原理图来说明【2，3,5】，电容储能式功率脉冲电路包括高压充电电源U、储能电容C、阻尼二极管D.与DZ、主开关RZ、调波电感L和负载R几部分。开关采用真空触发开关，应具有极高的di/dt性能。调波电感用来调整负载电流的幅度和脉宽。阻尼二极管的作用是防止反向电压对电容反向充电，避免损坏电容器。负载R包括轨道阻抗和电枢阻抗。假设开关是理想的，当开关闭合时，电容向负载放电，同时向电感充电，此阶段为电流上升阶段，二极管D，反偏截止;当电流上升到最大值时，二极管D!正偏导通，阻止电流对电容反向充电，此时电感中积蓄的能量经二极管DI、D:继续向负载供应，此阶段为电流下降阶段。整个过程可用如下函数来表示 2、电感储能相比电容储能，电感储能的储能密度高,系统体积小、重量轻、造价降低,因此应用电感储能有潜力得到更高的能量利用率和脉冲功率，并且电感储能系统的绝缘问题相对容易解决。目前被广泛应用于等离子体物理、强激光、电磁辐射等研究领域【6,8,9】。电感储能可有如下原理图说明：一般的电感储能脉冲电源，山储能电感器L、给L 充电的初级电源P和断路开关OS组成（如上图所示），有时还需在负载Z L和L间串接闭合开关ＣＳ。当Ｌ被充电后断开ＯＳ时，能产生一个较高的感应电压Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）。在这种装置中常可储能１０——１００ＭＪ，借助OS可把能量脉冲“压缩”到充电时间的1/5—1/10或更小，能把脉冲功率放大到1014—1015W【6,7,11,12,13】。其中初级电源P常为Ｍａｒｘ发生器、蓄电池等。