中国散裂中子源大功率可编程脉冲电源设计

在中国散裂中子源大功率可编程脉冲电源设计中,主回路采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)H桥串并联拓扑,错相工作方式,利用IGBT功率放大的特性,实现了电源高功率(60 MW)、高频率(1.843 2MHz)、高压(3.319 kV)和大电流(18 kA)的要求,并通过电源反馈控制系统,实现了电源的快速响应时间,使电源跟踪精度达到1.5%,满足指标要求。在电源研制中,解决了IGBT高压、大电流的均压和均流问题;由于IGBT工作在开关状态,为了消除谐波,利用多重化技术,得到了光滑的输出脉冲电流曲线;采用电流互感器的并联,实现了输出大电流的检测;电源的反馈控制策略采用比例和前馈运算,实现了电源输出波形对给定波形的快速跟踪。

宽占空比高压固态开关及其驱动装置

针对集成化宽占空比的快速高压固态开关的关键问题,设计了一种宽占空比高压固态开关方案。详细分析了该方案的系统框图及电路,采用一根高压电缆同步传输金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)级联时驱动所需的信号和功率,完全避免了大量功率半导体器件串联时驱动在高压环境中的供电问题,使得高压固态开关的结构十分简单,可靠性髙。采用脉冲沿信号调制技术产生纳秒级的窄脉冲来驱动串联的开关管,使驱动信号的脉宽不受限,占空比可达99.9%,高压开关的导通和关断速度提高至纳秒级。最后在一台25kV的直流源上进行相关实验,实验结果表明所设计的宽占空比快速高压固态开关装置方案的正确和可行。

双闭环控制稳流型开关电源的建模与仿真

在建立全桥DC/DC变换器小信号模型的基础上研究双闭环控制系统,应用自动控制理论以及Matlab仿真工具对控制参数进行整定,得到了稳流型开关电源的数学模型。最后采用Simetrix仿真软件对系统进行仿真,结果表明根据小信号模型设计的开关稳流电源是可行的以及双闭环控制技术改善了系统的动态性能和稳定性。

基于TOP247Y多路隔离输出开关电源的设计

介绍了一种采用TOP247Y芯片设计的多路隔离输出开关电源。在阐述其工作原理的基础上给出了利用PITransformer Designer软件设计变压器的方法,完成了多路隔离输出开关电源的设计,并完成了样机制作,其结构简单,操作方便。实验结果表明:该电源动态性能良好,稳定性高,可用作IPM模块的专用驱动电源以及其他外围电路工作电源。文中提供了一种高效、快捷、灵活的电源设计方案。

强流质子加速器ns级快沿切束电源系统

详细分析了中国散裂中子源(CSNS)直线加速器低能端预切束电源工作原理。切束束团上升沿和下降沿的快慢是衡量切束电源性能好坏的重要指标,经过研究,研制了一台脉冲幅值6kV,前后沿纳秒级的切束腔电源,应用纯硬件电路代替软件的方法实现高频和低频定时信号的同步和与处理,使该电源输出稳定可靠的高压脉冲。该电源基于直流高压加快速高压开关的设计方案来实现高压、高重复频率及纳秒级快沿的脉冲输出,具有多脉冲和单脉冲两种工作模式,满足了直线加速器单束团和多束团注入到快循环质子同步加速器(RCS)的要求。CSNS直线加速器切束实验的结果表明,切束电源满足各项设计指标要求。

CSNS离子源引出电源关键技术研究

详细分析了中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器前端离子源引出电源工作原理,针对设计指标要求,提出了一种由40个功率MOSFET管串联组成的高压调制电路方案。在引出脉冲电源系统中对多个MOS管串联存在的问题,包括MOS管串联均压、保护电路、MOS管驱动信号一致性等关键问题进行了分析研究,并给出了有效的解决办法。最后在一台输入为AC220V、脉冲幅值25 k V、脉冲电流600 m A、平均功率为375 W输出的试验样机上验证了理论分析的正确性。经测试,实验结果表明离子源引出脉冲电源满足各项设计指标要求。

风力发电并网变流器的设计

针对并网型分散式风力发电系统的需求,设计了能够实现并网运行的变流器。该变流器应用ZVS-PWM技术和平均电流模式控制方法,并采用最大电流自动均流法实现多机并联均流。实验结果表明该设计能够明显减少风电功率变换过程中的损耗,并且输出电流稳定,不会形成大幅震荡,证明该设计的正确性。

CSNS/RCS引出脉冲电源传输电缆终端绝缘技术

对脉冲电源系统72h老练实验过程中高压电缆座打火并被击穿情况进行分析,建立高压电缆终端电场分布等效电路,推导出从电缆终端到金属屏蔽层的电势差公式,从理论上分析高压座被击穿的原因是电缆终端绝缘层未做倒角,空间电荷在此处集聚、温度升高导致的。通过定位被击穿高压座击穿孔的位置验证理论分析的正确性,最后提出高压电缆端部绝缘层处理方法,并做72h老练实验验证了其正确性。

CSNS/RCS脉冲电源均匀传输线障碍点分析

通过研究均匀传输线特征阻抗失配原理,发现传输电缆特征阻抗失配会导致负载终端励磁电流幅值发生畸变。对电源主电路关键参数进行分析,发现均匀传输线匹配阻抗失配会造成磁铁处励磁电流幅值变小,上升时间变短。建立均匀传输线障碍点等效模型,推导出脉冲电源传输线障碍点处反射系数,对串联电阻和并联电阻障碍点深入分析,发现传输线特征阻抗失配,会导致匹配负载处有功功率减小。最后通过高压电缆被击穿故障使其得以验证。

云锡高砷高硫尾矿中有价元素的综合回收

云南个旧地区锡精选厂排出的高砷高硫尾矿中含砷、硫、锡等多种有价元素 ,其中的砷是造成污染的祸首 ,却又是物料中价值最高的。为综合回收利用该尾矿资源 ,减轻环境污染 ,研究了加药预处理后硫砷分离、焙烧提炼白砷、烧渣选锡的组合工艺。在小型试验取得良好指标的基础上 ,工业试生产 2 73d ,获利税 2 1 6 .386 5万元。