千特斯拉级内爆磁压缩装置初始磁场电源系统研制

初始磁场电源系统用于激励千特斯拉级内爆磁压缩装置的初级线圈产生初始磁场,是内爆磁压缩装置的关键设备。在分析千特斯拉级内爆磁压缩装置初始磁场电源需求和技术难点的基础上,系统设计了核心部件选择方案和主脉冲电路及控制系统结构,研制成功一套输出电压1~40 kV可调、主放电电流脉冲上升沿约60μs、总峰值电流达3.2 MA的初始磁场电源系统,已应用于千特斯拉级内爆磁压缩装置动态试验。

吊舱式一体化灯抽运固体激光器高效脉冲电源的设计

为了实现机载脉冲激光介质高效抽运电源的小型轻量化,采用一体化结构设计方法,设计了一套为吊舱式灯抽运固体激光器脉冲氙灯提供抽运能量的高效脉冲电源系统。对氙灯放电特性及器件参数进行了理论分析和实验验证,获得了氙灯放电主回路关键器件参数,试制了原理样机并进行了联调实验。结果表明,电源系统总质量约为48 kg,电容充电时间为3.76 s,氙灯放电峰值电流为3.6 kA,电流脉宽为1.06 ms;实际测试数据与理论数据基本一致,脉冲电源系统放电回路参数设计合理。该关键技术具有可行性,采用一体化结构设计方法后,脉冲电源系统体积重量能满足特殊设备的使用需求。

基于半监督学习的新能源运行错误数据辨识系统

为增强系统主机对于新能源运行错误数据的准确辨别能力,避免数据信息错误分拣,设计了基于半监督学习的新能源运行错误数据辨识系统。借助PT-LAB处理平台,平衡数据分辨模块与运行指令分析模块间的新能源运行错误数据传输关系,实现辨识系统的硬件运行环境搭建。根据半监督支持向量取值结果,求解UCI学习参数的计算数值,并根据参数向量之间的实时映射关系,确定数据库E-R图的连接形式,完成辨识系统的软件运行环境搭建。结合相关硬件设备结构,实现基于半监督学习的新能源运行错误数据辨识系统设计。对比实验结果表明,在半监督学习算法的影响下,系统主机对于待传输新能源运行错误数据的提取准确度超过了90.0%,能够较好地解决数据信息的错误分拣问题。

激光熔覆钴基合金涂层稀释率预测数学模型构建

激光熔覆操作过程中,很多参数都会对涂层稀释率具有影响,稀释率过大、过小都会直接关系到激光熔覆涂层质量。基于上述背景,构建激光熔覆钴基合金涂层稀释率预测数学模型。计算影响因素与稀释率之间的灰度关联度,筛选出大于1.0的影响因素作为预测模型的自变量。参照选出的影响因素,通过实验采集样本数据。将样本数据输入到基于多元回归模型当中,估算回归系数,完成预测模型构建。结果表明:所构建的预测模型应用下,激光熔覆钴基合金涂层稀释率预测值与实际值之间的拟合优度均大于0.9,说明所构建的预测模型准确性较高。

考虑综合需求响应的含光热电站的综合能源系统低碳优化调度

综合能源系统是一种可以实现多能耦合的能源管理系统,也是实现“双碳”目标的有效途径之一。为解决传统热电联产综合能源系统运行中热-电耦合不灵活造成的经济性与环保性差的问题,文中提出一种考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的含光热电站的综合能源系统优化运行模型。首先,为打破传统热电联产机组的“以热定电”刚性约束,在供能侧构造光热电站、地源热泵和热电联产机组协同运行模型;其次,为进一步降低系统碳排放,在传统碳交易机制基础上引入对碳排放约束能力更强的奖惩阶梯型碳排放机制;然后,结合需求侧柔性电、热负荷的可转移、可削减特性,在能源价格引导下建立相应的综合需求响应机制,构建以运行成本、弃能惩罚成本、碳交易成本和需求响应补偿成本总和最低的优化目标函数;最后,设置不同场景,通过算例分析验证所提模型和策略对解决热电联供矛盾和实现系统低碳运行的可行性。

一种新型高功率半导体激光器的设计和应用研究

当前应用的半导体激光器存在温度控制模块性能较差问题,导致其使用寿命较短。为此,设计高功率半导体激光器,并对其进行性能分析。确定激光芯片材料,优化外延部分,控制芯片能耗。将驱动器设定为脉冲形式,优化驱动电路,设定充、放电时间,控制驱动器温度。增设冷却器,确定激光器的温度以及运行状态。至此,高功率半导体激光器设计完成。构建激光器性能测试环节,性能测试结果表明:新型激光器温度控制能力较高,在一定程度上可延长使用设备使用寿命,提升激光器运行可靠性。

新能源接入港口岸电系统设计与仿真

港口再生资源丰富,新能源接入港口岸电系统的研究对于响应“绿色港口”建设和提高新能源消纳比例具有重要意义。为此,文中提出一种直流微网式新能源港口岸电系统。首先,分别建立光伏发电系统、风力发电系统、储能系统和市电系统仿真模型,并详细介绍各系统的工作原理与控制方法;然后,为提高新能源进入港口岸电系统比例,提出一种新能源岸电系统能量调控策略;最后,通过仿真验证其在孤岛模式与并网模式下的功能。结果表明,所提系统具有较强的动静态性能,能够满足船舶负载的功率需求。

神光III强激光能源模块测量线圈研究

神光III 能源模块作为一种大功率强激光功率源,采 用合适传感头准确可靠测量其脉冲电流,有利于提高能量 传输的可靠性和准确性。该文分析了置于该能源模块中高 压侧测量不同脉冲宽度电流的Rogowski 测量线圈的数学模 型、时域和频域特性,以及最佳阻尼参数配合和优选方法, 并对基于MATLAB 环境下SIMULINK 工具所做的仿真结 果和现场实验测试采集到的脉冲电流波形进行了比较。为 有效抑制积分漂移,该文提出了复合积分器电路模型。该 文章介绍的基于Rogowski 线圈的测量仪器具有尺寸小、结 构简单、低功耗、高准确度、安全操作等特点。

纳秒级脉冲型群红外量子级联激光器驱动电源

由于红外混合气体的检测方法要求电源具有驱动群红外量子级联激光器(QCL)的能力,本文设计并研制了一种新型群QCL驱动电源。为了避免驱动电流多路输出的交叉影响,该电源采用了时分复用控制方案,并结合高速模拟比例-积分(PI)反馈,实现了每一条输出支路电流的独立调节。系统采用脉冲频率调制(PFM)与脉冲宽度调制(PWM)相结合的方法,改善了驱动脉冲的频率及脉宽特性,确保了各支路激光器均工作在最佳状态。利用该驱动电源对中国科学院半导体所研制的中心波长分别为4.8,7.49,7.71和10.7μm的4种QCL进行了驱动测试。结果表明:在长时间(220h)运行中,系统驱动电流长期稳定度为4.62×10-6,线性度为0.029 1%,满足驱动群量子级联激光器的要求,为红外混合气体的检测提供了可靠的保障。

影响高功率脉冲氙灯寿命的因素

以美国NOVA和国家点火装置用的高功率脉冲氙灯为例,结合对神光Ⅲ装置用脉冲氙灯的分析,发现了影响脉冲氙灯失效的几个因素,包括石英灯管应力、氙灯尺寸、灯管微缺陷、电极溅射、灯头绝缘、氙气纯度、封接可靠性及周围氙灯放电。结果发现:在进灯能量相同的情况下,氙灯电极弧长越长,内径越大,寿命越高;石英灯管表面的静态拉应力、内表面的微缺陷以及周围氙灯的电离辐射使得氙灯的额外负载能量大大增加,这些是导致氙灯爆炸概率变大的直接因素。

准分子激光全固态脉冲电源设计与实验研究

针对脉冲能量5～8mJ的ArF准分子激光器，设计了基于可控硅开关结合三级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源，采用园产可控硅和磁开关材料，获得了上升时间约150EIS，电压10～14kV，传递能量0．35～0．68j的激励脉冲，并实现了对准分子激光器快放电激励。三级磁开关总效率35％，分析表明磁开关损耗较大主要原因为电容能量转移不充分、导线铜损及磁芯材料铁损较大，并提出了相应改进办法。

LD泵浦的Er^(3+),Yb^(3+)共掺杂磷酸盐铒玻璃激光性质

研究了三种不同铒离子浓度的Er3 + ,Yb3 + 共掺杂磷酸盐铒玻璃的光谱性质和激光性质 ,用 2W ,974nm半导体激光器作为泵浦源 ,在Er3 + 离子浓度为 0 12× 10 2 0 /cm3 ,0 4 8× 10 2 0 /cm3 ,0 88× 10 2 0 /cm3 的Er3 + ,Yb3 + 共掺杂磷酸盐铒薄片玻璃中成功地实现了室温连续激光输出。讨论了铒离子掺杂浓度和样品厚度对激光性质的影响。通过比较发现在Yb3 + 离子浓度相当的条件下 (1 5× 10 2 1/cm3 ) ,掺铒离子浓度为 0 4 8× 10 2 0 /cm3 ,厚度为 2mm的铒玻璃具有较好的综合激光性能。它的最大激光输出功率达到 4 3mW ,斜率效率为 10 2 % ,激光阈值为 118mW ,激光光谱范围为 15 2 7～ 15 33nm ,激光峰值波长为 15 30nm。

20TW超短脉冲激光装置的研制

介绍了基于啁啾脉冲放大技术的20TW全钛宝石超短脉冲激光装置的研制。该装置的主放大器采用全像传递的空间四程放大构型,可以保持良好的近场分布和提高能量转换效率。主放大器的钛宝石晶体为30mm×15mm,6台调Q倍频的YAG激光器泵浦。压缩后脉宽50fs,能量1J,峰值功率可达20TW,聚焦功率大于3×1018W/cm2。

掺Yb^(3+)双包层光纤中的绿光荧光分析

普通单模光纤与掺Yb3+ 双包层光纤熔接后 ,当用波长为 976nm激光耦合时 ,实验观察到掺Yb3+ 双包层光纤中呈现绿色的荧光并用光谱仪进行了测试 分析表明 :绿色荧光的产生为Yb3+离子间相互作用引起合作能量转移 (CET)过程 。

分布式抽运连续光纤激光器研究

为了避免高功率光纤激光器中光纤端面出现热效应问题,依据多点级联结构的耦合器,对分布式抽运的光纤激光器进行了研究。首先,介绍了实验室自主研制的级联耦合器。然后,分析了耦合器插入对光纤激光器的影响。最后,选用自制的耦合器搭建了分布式抽运的光纤激光器。实验结果表明:对耦合器插入损耗的研究,能够促进高功率级联耦合器的实现。在光纤激光器结构中,975 nm泵浦功率注入1.1 k W时,1 080nm激光功率输出为770 W,光-光转换效率为77%。在主控振荡功率放大结构中,激光功率输出为635 W,放大级的光-光转换效率为78%。分布式抽运方式可以使泵浦光多点注入,避免了热量的集中,能够获得千瓦级的激光功率输出。

大功率脉冲氙灯的放电研究

利用转镜式高速摄影机分幅摄影技术,对脉冲氙灯放电中的沟道扩展和熄灭过程进行了摄影和分析.放电时沟道扩展速度很快,呈树枝状,沟道熄灭过程长于扩展过程,且呈斑状.同时研究了预电离放电对沟道扩展和熄灭过程的影响,当预电离存在时,脉冲氙灯放电的沟道扩展的时间要长.结果表明,预电离有利于放电沟道的形成,提高氙灯的发光效率,且有助于减小主放电能量对管壁材料的冲击.

爆磁压缩装置经组合功率调节系统产生高电压的实验研究

介绍了以爆磁压缩装置为脉冲功率能源 ,经变压器和爆炸金属丝断路开关组合功率调节系统 ,在电阻负载上产生高电压的实验研究。实验结果为 :在 1 0 0 Ω水电阻负载两端得到了约 80 0 k V的高电压脉冲 ,脉宽约 1 0 0 ns。

20GW低阻负载电感储能功率调节装置研究

对电感储能/电爆炸丝断路开关功率调节系统进行了数值模拟,研制了输出峰值功率大于20GW的小型化低阻负载电感储能/电爆丝断路开关功率调节装置。实验结果表明:以电容器作为初始能源,在6～10Ω电阻负载上输出脉冲电压大于400kV、脉冲电流50～60kA,峰值功率大于20GW,能量转换效率大于30%。

双腔准分子激光器脉冲充电电源的研究

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求,设计了高重频高精度的脉冲充电电源。该电源采用LC谐振倍压的方式,同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电,倍压比为1.87。通过对电源工作时序的调节,实现千赫兹高重频放电激励,在电源输出电压约为1300V时,充电电压精度为±0.18%。结果表明,通过充电电压精度控制单元,对充电电压反馈调节,可以实现充电电压的高精度。

高可靠性脉冲氙灯电源设计

对540mm×Φ18mm、极间距250mm、充气压力26kPa的脉冲氙灯进行分析计算,研制了一台具有手动和外触发功能、氙灯充电电压2.5~4.5kV、输出脉冲电流幅度3~6kA、脉冲宽度约230μs的脉冲氙灯电源,给出了单次触发情况下的实验结果。设计基于晶闸管移相调压方式,经由隔离模块、PLC控制构成的闭环反馈回路,控制调压模块对储能电容器线性充电;通过IGBT半导体开关器件产生脉冲信号,经脉冲变压器升压后触发氙灯,使氙灯导通发光。采用简单、可靠的绕丝触发方式和控制信号隔离、电容器一端接地等方法,有效抑制了地电位抬高,提高了氙灯电源的可靠性和抗干扰能力。通过百次的实验,脉冲氙灯电源能100%点亮负载氙灯,满足实际使用要求。