脉冲电流法的应用实例
PWM基本原理及其应用实例
PWM基本原理及其应用实例PWM基本原理及其应用实例2009-06-26 14:12:02| 分类：嵌入式技术探索| 标签：|字号大中小订阅～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～理论篇（一）原理介绍～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
1 PWM控制的基本原理理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L 电路）上，如图2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
电火花加工原理简述
电火花加工原理简述电火花加工是一种常用的金属加工方法，通过电脉冲放电在金属工件上产生火花，在火花冲击和高温作用下使金属发生融化、氧化和蒸发等化学反应，从而实现对工件进行加工的目的。
本文将简述电火花加工的原理，包括其基本概念、工作过程和应用实例。
一、基本概念电火花加工，又称为电火花放电加工、电火花蚀刻加工，是一种以电脉冲放电作为能量源来加工金属工件的方法。
通过高频脉冲电流的通断控制，使电极与工件之间产生间断放电，形成火花放电区，通过火花的能量来蚀刻掉金属工件上的无规则形状或曲线形状的凹槽或者孔洞。
二、工作过程1. 基本装置电火花加工的基本装置由电源系统、工艺系统和控制系统组成。
其中，电源系统提供脉冲电流，工艺系统包括电极、冲击液和工件夹持设备，控制系统用于调节和控制电极与工件之间的间隙和放电参数。
2. 放电区形成在电火花加工中，电极和工件之间生成细小间隙。
当通入高频脉冲电流时，由于放电区间隙较小，电极与工件之间的电压梯度非常大，随着电压上升到一定值，间隙内空气被电离形成放电通道，从而使间隙电压骤降。
3. 火花放电当间隙电压骤降时，电极和工件之间产生放电，形成火花放电区域。
火花放电区域的高温和高压使空气在瞬间膨胀，形成冲击波和等离子区。
冲击波和等离子体对工件表面产生腐蚀和剥蚀作用，从而加工出所需形状的凹槽或孔洞。
4. 脉冲控制脉冲电流的控制是电火花加工中至关重要的一步。
通过调节脉冲电流的幅值、宽度和频率等参数，可以控制火花放电能量的大小和放电的稳定性，从而实现对工件加工精度的控制。
三、应用实例电火花加工是一种在模具制造、航空航天、汽车制造和微细加工等领域广泛应用的加工方法。
它被用于加工各种形状复杂、硬度高的金属材料，如工模、模具、钨钢、硬质合金等。
以模具制造为例，电火花加工在制造模具的过程中，能够加工出精细的孔洞和复杂的曲线形状。
相比传统机械加工，电火花加工可以避免工具磨损、提高加工精度和表面质量。
低频电疗法
(三)电流种类
1．止痛 短期选用密波，较长期通用疏密波或间升波。
2．改善周围血液循环
用阳极以密波作用于相应的交感
神经节，以疏密波作用于局部。 3．促进渗出物的吸收 疏密波。 断续波或起伏波。
4．锻炼废用性萎缩的肌肉 5．缓解骨骼肌紧张
疏密波或疏波。
每次治疗可选用1～2种。如需预先降低皮肤电阻，先用 密波1-3分钟。
④术后切口旁
3．参数的选择 目前分为3种治疗方式：常规型、类针刺型、短暂强刺激型。
4．治疗时间 常规型：每天30～60分钟至36～48小时不等。 类针刺型：一般为45分钟，根据受刺激的肌肉的疲劳情况决定。 短暂强刺激型：一般每刺激15分钟后休息几分钟。
一般情况：每次治疗30～60分钟，每日1～2次，每星期3～6次。
低频电疗法
概述：
概念：应用频率1000Hz以下的脉冲电流治疗疾病的方法称为低
频脉冲电疗法。 特点：（1）均为低压、低频，可调； （2）与直流电比较无明显的电解作用； （3）对感觉、运动神经都有强的刺激作用； （4）有止痛作用，但无热的作用。
波形：主要由呈一定规律变化的脉冲上升时间（t升）、脉
冲持续时间（t宽）、脉冲下降时间（t降）、脉冲间歇时间 （t止）所组成，由于这些参数的变化，形成不同的波形， 常用的有方波、三角波、锯齿波、正弦波等等，脉冲还分为 单向、双向、连续或调制等。
t升 t宽
t降 t止
第四节 神经肌肉电刺激疗法
以低频脉冲电流刺激神经或肌肉，使其收 缩，以恢复其运动机能的方法称神经肌肉电刺 激疗法。
这种方法主要用以刺激失神经肌、痉挛肌和平滑 肌，亦可用于治疗废用性肌萎缩。
(一) 失神经支配肌肉电刺激法 1、治疗作用：
高压柜局放检测技术课件
随着科技的发展，新型的局放检测技术如超高频法、红外热像法、气体分析法等 逐渐得到应用，这些方法具有更高的灵敏度和准确性，能够更快速地发现设备故 障。
局放检测的常见方法
脉冲电流法
化学分析法
通过测量电力设备在局部放电过程中 产生的脉冲电流来评估设备的绝缘状 况，该方法具有较高的灵敏度，但易 受外界干扰。
集成化发展
将高压柜局放检测技术与设备 状态监测、故障诊断等技术集 成，实现多参数、多维度的综 合监测。
标准化发展
制定高压柜局放检测技术的标 准规范，促进技术的标准化和 规范化发展，提高技术的可靠
性和互换性。
技术发展前景
广泛应用
随着电力行业的不断发展，高压柜在电力 系统中的应用越来越广泛，因此高压柜局
解决方案
采用先进的信号处理技术
研发高灵敏度传感器
通过采用小波变换、频谱分析等信号处理 技术，可以有效提取局放信号，降低噪声 干扰。
针对局放信号微弱的特点，研发高灵敏度 、高分辨率的传感器，提高信号捕捉能力 。
引入人工智能和机器学习算法
建立设备运行状态监测系统
利用人工智能和机器学习算法进行数据分 析和模式识别，有助于自动定位局放发生 位置，提高故障诊断的准确率。
化学法原理
总结词
通过检测局放产生的化学物质来检测 局放
详细描述
局放产生一些化学物质，化学法通过 检测这些物质的存在来检测局放。化 学法具有高特异性和高灵敏度，适用 于检测早期局放和定位局放源。
红外热像法原理
总结词
通过测量温度变化来检测局放
详细描述
局放产生热量，红外热像法通过测量物体表面温度变化来检 测局放。红外热像法具有快速、无损和高灵敏度的特点，适 用于在线监测和定位局放源。
脉冲弧焊电源的特点及应用
值 之 间周期 性 地变 化 ，虽 然基 本 电流 时电弧 挺 度较 差 ，但 其 不 稳定 现 象可 在 脉 冲 电流 时得 到 恢 复 。 尤 其是 脉 冲 频 率 增 大 ， 脉 冲 电 流 出现 的次 数 随 之 增 多 ，待 出现 热 惯性 滞 后于 电流 的变化 时脉冲 弧 焊 电源 焊 接 电弧 的挺 度 和稳 定 性将 保持 在 较 高的 水平 。 因此 ，脉 冲 焊 接 电弧 的稳 定 性要 好 于 同一 平均 电流 下 的普通 电弧 。 ２ 电弧 热输 入低 ） 焊 接 过程 中 ， 由于基 本 电流值 较 小 ， 电弧在基 本 电流过 程 中给 予母 材 的 热输 入较 少 ， 因此在 整 个焊 接 过程 中母材 获 得 的热 输入 小 于平 均 电流 相 同的 普 通焊 接 电弧给 予母 材 的热输 入 。 ［］ ２ ３ ）电弧工 艺参 数可 调 节性 好 由于焊 接过 程 中 的电流 分 为基 本 电流和 脉 冲 电流 两部 分 ，且 电流 波 形频 率 、 两部 分之 间 的 比率均 可 调节 ， 因此 ，脉 冲 弧 焊 电源 可调 节 的 工艺 参数 较 多 。 通过 参 数 的 合 理 调 节 ， 可 以获 得 更 易 控 制 的 、 可 调 范 围更 广 的焊 接 电 弧 。从 而实现 更 高质量 的焊 接 。 ４ ）对熔 池有 较 强的搅 拌 作用 ，有利 于 焊接 质量 在焊 接过 程 中 ，由于 脉冲 电弧焊 存在 较 小 的基本 电流和 较 大 的脉冲 电流 之 问的变 化 ， 电流 的变 化造 成 电弧压 力 的变 化 ，增 强 了 电弧对 熔 池 的搅 拌 作 用 ，使 焊缝 金属 细密 并有 利于 缺 陷的 消除 。 ５ ）裂纹倾 向小
【 术应 用 】 技
电磁脉冲的原理及应用实例
电磁脉冲的原理及应用实例1. 什么是电磁脉冲电磁脉冲（Electromagnetic Pulse，简称EMP）指的是短时间内的强电磁辐射能量。
它不同于常见的电流或电压的连续流动，而是以极短的时间内产生强烈的电磁波形成脉冲信号。
2. 电磁脉冲的原理电磁脉冲的产生主要有以下三个环节：•能量释放：通过产生高能电磁场，将能量集中释放。
这可以通过瞬时激发电磁产生器来实现。
•电磁辐射：能量释放后，电磁场以无线电波的形式在空间中传播。
电磁脉冲的强度与电磁场的辐射范围有关。
•峰值电场与峰值磁场：电磁脉冲的强度通常用峰值电场和峰值磁场来表征。
峰值电场指的是电磁波传播过程中电场矢量的最大值，峰值磁场指的是磁场矢量的最大值。
3. 电磁脉冲的应用实例3.1 军事应用电磁脉冲在军事领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：•电子干扰器：利用电磁脉冲干扰敌方的通信系统、雷达系统等电子设备，使其无法正常工作。
•EMP武器：通过释放大量电磁脉冲能量瞬间瘫痪敌方的电子设备，如导弹防御系统、通信设备等。
•电磁防护：利用电磁脉冲的特性进行电子设备的防护，以保护军事装备免受电磁干扰或EMP武器的攻击。
3.2 环境应用电磁脉冲在环境应用中也起着重要的作用，主要体现在以下几个方面：•电磁脉冲检测：利用电磁脉冲技术检测雷击、火花放电等现象，有助于预测和预防火灾、雷击等自然灾害。
•地质勘探：电磁脉冲可以用于地质勘探中的电磁法测量，通过观测电磁脉冲信号的变化，可以了解地下的物质分布情况。
•医学诊断：电磁脉冲可以用于医学诊断中的核磁共振技术，通过产生和接收电磁脉冲信号，可以获取人体内部的结构和病变信息。
3.3 电子设备测试与保护电磁脉冲在电子设备测试与保护方面也有重要应用：•电子设备测试：利用电磁脉冲模拟真实环境中的电磁干扰，对电子设备进行测试和验证其性能。
•防护技术：利用电磁脉冲防护技术，保护敏感电子设备免受电磁干扰和高能辐射的影响。
4. 小结电磁脉冲作为一种强电磁辐射能量，在军事、环境和电子设备测试与保护等领域都有广泛的应用。
灯光驱动的原理及应用实例
灯光驱动的原理及应用实例1. 灯光驱动的原理灯光驱动是指通过电流或电压来控制灯光的亮度或颜色的技术。
在灯光驱动中，常见的原理包括电流驱动和电压驱动。
1.1 电流驱动电流驱动是指通过控制电流的大小来调控灯光的亮度。
常见的电流驱动方式有直流电流驱动和交流电流驱动。
直流电流驱动直流电流驱动是指通过直流电源提供恒定的电流来驱动灯光。
这种驱动方式具有稳定性高、可靠性好的特点。
常见的直流电流驱动方式有线性驱动和开关驱动。
•线性驱动：通过调节线性变阻器、电流源或电压源的输出来改变灯光的亮度。
这种驱动方式简单可靠，但效率较低，决定约束较大。
•开关驱动：通过开关元件（如MOSFET、晶闸管等）的通断控制来改变灯光的亮度。
这种驱动方式具有高效率、体积小和功耗低的特点，被广泛应用。
交流电流驱动交流电流驱动是指通过交流电源提供变化的电流来驱动灯光。
常见的交流电流驱动方式有脉宽调制（PWM）和脉冲电流驱动。
•脉宽调制（PWM）：通过调节脉冲的宽度和周期来控制灯光的亮度。
这种驱动方式通过高频开关，并调整开关的占空比来实现亮度调节。
•脉冲电流驱动：通过将电流分成多个脉冲进行驱动，从而控制灯光的亮度。
这种驱动方式被广泛应用于可调光的灯具中。
1.2 电压驱动电压驱动是指通过控制电压的大小来调控灯光的亮度。
常见的电压驱动方式有恒压驱动和恒流驱动。
恒压驱动恒压驱动是指通过提供恒定的电压来驱动灯光。
这种驱动方式适用于需要调节灯具亮度的场景。
常见的恒压驱动器有线性驱动器和开关驱动器。
•线性驱动器：通过调节线性变阻器、电流源或电压源的输出来改变灯光的亮度。
这种驱动方式简单可靠，但效率较低，决定约束较大。
•开关驱动器：通过开关元件（如MOSFET、晶闸管等）的开关行为来控制灯光的亮度。
这种驱动方式具有高效率、体积小和功耗低的特点，被广泛应用。
恒流驱动恒流驱动是指通过提供恒定的电流来驱动灯光。
这种驱动方式适用于需要保持光源亮度恒定的场景。
常见的恒流驱动方式有线性驱动和开关驱动。
第二节-低频脉冲资料
t宽: 包括t升和波形的平台部分。
t有效：包括t升，平台部分及t降，
t有效= t升+t宽+ t降
3．三角波
t升: 三角波由起点上升到峰点所需的时
间,单位为ms.
t降: 三角波由峰点降回到原点所需的时
间,单位为ms.
t宽: 对于三角波, t宽= t升. t有效: 对于三角波, t有效= t宽+ t降.
（3）股四头肌
股四头肌电刺激：
E：2×（5×8）cm2
WT：新感应电
以废用性肌萎缩为例：t宽：1ms。t升：
1ms。t降：0ms。f：50Hz。fm：20次/分。I：
以引起伸膝动作为准。 t :（通5′；断10′）
×4。每日一次，15次后复诊。
第三节 经皮电神经 刺激疗法
通过皮肤将特定的低频脉冲电流输பைடு நூலகம்人 体以治疗疼痛的方法称经皮神经电刺激疗 法(TENS).
(3)作用于中枢神经系统的有:电睡眠疗法. (4)其他:电兴奋疗法、超低频电疗法. 下面重点介绍几种常用的低频脉冲电疗.
第二节 感应电疗法
定义
感应电流（Faradization）又称法拉第 （Faraday）电流，应用这种电流治疗疾病 的方法，称为感应电疗法。这种电流是 1831年由法拉第发现，是一种古老的电流 疗法。
可使痉挛的胆道括约肌松驰,有利于胆道 蛔虫症的治疗.有人将这种治疗方法叫做 “电兴奋疗法”.
1．固定法 两个等大电极并置于病变两侧或 两端或在治疗部位对置或主电极置神经肌肉运 动点，副电极置有关肌肉节段区。
2．移动法 手柄电极或滚动电极在运动点， 穴位或病变区移动刺激；另一片状电极置相应 部位固定。
第十八章 低频脉冲电疗法
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基于脉冲电流法的电力电缆局部放电检测技术的应用研究
来源：全国输变电设备状态检修论文集 时间：2010-12-09
标签：电力电缆局部放电脉冲电流法放电检测技术
余能武 田阳普 艾 春
(厦门红相电力设备股份有限公司)
【摘 要】通过对脉冲电流法在电力电缆局部放电检测中的应用研究，综合考虑了脉冲
电流法测试关键环节的设计要素，研制出了用于电力电缆局部放电测量的检测设备。实例验
证了该设备在电力电缆局部放电检测及定位中表现出的良好效果。
【关键词】脉冲电流法 局部放电 检测阻抗 检测和定位
0 引言
脉冲电流法作为目前较为灵敏的局部放电检测法，早已经成为一种成熟的检测方法，在
电力设备局部放电检测领域得到较为广泛的应用。近年来，随着交流耐压试验取代直流耐压
试验成为电力电缆交接和预防性试验的主要手段，脉冲电流法将会更加广泛地应用到电力电
缆局部放电检测和定位中去。如何成熟地应用脉冲电流法，设计并研制出灵敏度高的检测阻
抗、采取有效的抗干扰措施提高检测系统灵敏度，降低检测回路的背景噪声水平是脉冲电流
法应用研究的关键。 信息来源:http://www.365zhanlan.com
1 脉冲电流法在电力电缆局部放电测量中的应用
脉冲电流法的基本原理是：试品在加压情况下发生局部放电时，两端会产生一个瞬时的
电压变化，此时如果经过一个耦合电容耦合到一个检测阻抗上，回路中就会产生一个脉冲电
流，将该脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理，就可测定局部
放电基本量。这种方法灵敏度高，是目前国际电工委员会推荐进行局部放电测试的一种通用
方法。
脉冲电电流法作为一种可行的检测方法已广泛的应用于电力电缆局部放电检测中。测试
回路原理图如图1所示。
图1 脉冲电电流法局部放电测试回路
该测试回路主要包括：高压电源、滤波器、耦合电容、检测阻抗以及检测装置。实际应
用中，除为了期望检测到理想的局部放电脉冲信号以外，还期望能利用检测到的局部放电脉
冲信号进行局部放电定位。
通过分析研究认为，如果能够设计出性能较好的检测阻抗和滤波器，将会大大增强局部
放电的检测效果。从而，还可以根据检测出的较好脉冲波形，进行局部放电定位，实现为故
障诊断提供实验依据。 请登陆:www.365zhanlan.com 浏览更多信息
2 电力电缆局部放电检测设备的研制 请登陆:www.365zhanlan.com 浏览更多信息
2.1 系统构成及功能概述
通过对脉冲电流法测试电缆局部放电的分析研究，研制出了一套具有较好灵敏度和抗干
扰能力的电力电缆局部放电检测装置系统。该系统由变频电源、谐振电抗器、型滤波器(电
容分压器、阻塞阻抗、耦合电容器)、检测阻抗、信号调理装置、信号发生器、数据采集装
置、计算机及其软件所构成。如图2所示。 信息来源:www.365zhanlan.com
图2 系统原理框图
该系统结合串联谐振或交流耐压电源装置，使得被测电力电缆及其接头的薄弱环节发生
局部放电。配以性能较佳的型滤波器装置，实现滤除来自电源部分的干扰信号功能。通
过特别设计的检测阻抗，耦合电缆上产生的局部放电信号，并通过同轴电缆将该信号送至信
号调理单元进行处理。将处理后的信号送至数据采集装置进行处理、分析。再经后台软件分
析，最终可实现对110kV及以下电压等级、不同截面积、长度在100m到8km范围内的XLPE
电力电缆进行局部放电测量、定位和绝缘状态诊断。
信息来源:www.365zhanlan.com
电容式分压器低压臂采样到的交流信号也送至信号调理单元，后经数据采集装置及后台
软件，实现对实时加压电压的处理、采集及监控。 请登陆:www.365zhanlan.com 浏览更多
信息
2.2 检测设备设计考虑及应用
2.2.1 检测阻抗
检测阻抗是脉冲电流法局部放电测量中的一个重要的传感单元。起到耦合局部放电脉冲
信号和抑制试验电压的工频及谐波的低频信号的双重作用。通过分析计算，设计出了适用于
本套设备使用的具有特殊结构的检测阻抗。该结构的检测阻抗具有过电压保护功能;检测的
灵敏度可达10pC，频率范围为100kHz～20MHz。对比其他结构的检测阻抗，其灵敏度较佳。
实际应用中，由于各个用户提供的耦合电容器容量可能有所不同，所以需要根据耦合电
容器的容量来调整检测阻抗的参数或者考虑配置多个不同参数的检测阻抗。 请登
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为避免空间的各种电磁干扰，检测阻抗需置于特制的屏蔽金属盒内，并用屏蔽优良的同
轴电缆将金属盒与信号处理装置和数据采集装置相连，金属外壳作接地处理。
2.2.2型滤波器 信息来源:http://www.365zhanlan.com
型滤波器是以能够较好滤除电源干扰信号和防止局放信号衰减而考虑添置的。研
制出的 型滤波器具有完全对称的结构。电容分压器C1和耦合电容器Ck容量相等，取值
均为1250pF，额定电压等级为120kV。阻塞阻抗L额定电流为50A，其参数的设计遵循以下
原则：1)保证试验电压与加在电缆上的电压相差不太大，输出波形正常;2)保证局部放电信
号耦合到检测阻抗支路的分量尽力多；3)尽量减少电源高频干扰信号对局部放电信号测量的
影响。 信息来源:www.365zhanlan.com
为验证高压型滤波器的效果，我们在高压电源端设置了一个距离为5cm左右的针
板放电模型，以模拟电源端干扰信号。在连接有绝缘故障的电缆后，进行加压测试，实验发
现 型滤波器对来自电源端干扰信号有较好的抑制效果，而且几乎不影响局部放电信号的
衰减，达到了预期目的。
3 典型案例分析
利用研制的电力电缆局部放电检测设备对实验室模拟的300m/35kV/50mm XLPE单芯电缆
故障模型进行了局部放电检测和定位，该电缆全长300m，人为地在距离测试端100m左右处
设置一缺陷。由于故障点设置较为明显，经局部放电检测，发现该“故障电缆”在12.7kV
左后时，就可以检测到明显的局部放电故障。放电量达到250pC左右；在16kV左后时时放
电量达到1600pC左右。经20次定位信息采集检测，发现放电缺陷点在104m～107m之间。 信
息来源:www.365zhanlan.com
从图3加压至14.1kV时采集到的放电波形图可以看出①局放幅值最大达900mV，经校
准标定后约为900pC，②放电脉冲的相位范围分布在0°～90°和180°～270°两个区域。
图4也反映了同样的信息。图5中两个脉冲波形相似，后面幅值小的脉冲波形是前面幅值大
的脉冲的反射波，根据定位原理，软件自动计算出该放电脉冲距离测试端的位置为106.625
m。由此可以得出，定位测试的结果基本与实际相符合。
4 总结
通过对脉冲电流法在电缆局部放电检测中的应用研究，研制出一套可用于电力电缆局部
放电检测的装置。结合外加试验高压电源，采取有效的屏蔽及滤波措施，辅以高灵敏度的检
测阻抗，配以功能强大的后台分析软件，可以实现对电力电缆的局部放电测试、定位及安全
评估，为电力电缆的状态检修工作提供可靠的技术支持。