螺旋线型特斯拉变压器谐振充电特性研究

利用暂态脉冲变压器和半导体开关产生纳秒快脉冲,是制作小型紧凑化的高频高压脉冲发生器的一种可行方案。与其他变压器相比,螺旋线型特斯拉变压器更容易实现高的输出变比。通过对特斯拉变压器谐振充电原理的分析,给出了其次级电压、峰值输出变比、初级电流及其最大变化率的理论表达式,并进行了相关分析。结合小型螺旋线型特斯拉变压器样机的研制和实验,对其次级电压、初级电流、峰值变比等重要特性及其影响因素进行了进一步测算和论证,讨论了初级回路半导体开关按电流特性选型的方法。研制样机利用在次级电容后串接火花间隙的方式,可以在6.0k的负载电阻上输出变比超过100,上升沿约40 ns的脉冲波形。

基于特斯拉变压器的重频脉冲源输出特性分析及优化

特斯拉变压器型脉冲源是国内外脉冲功率研究领域的热点之一,由于其工作频率较低,而提升成本过高,限制了其在脉冲功率等高新技术领域的应用。该文基于螺旋线型特斯拉变压器的脉冲源样机,提出一种提升特斯拉型脉冲源重频工作能力的方法,分析该脉冲源脉冲形成过程,并将其分为充电电压上升、晶闸管关断和变压器谐振放电三个阶段,经过测试可知脉冲源变压器谐振放电时间是影响其频率提升的主要因素。基于上述研究进行脉冲形成过程不同阶段下的优化设计,调节外电路参数加快充电上升时间,分析晶闸管工作原理并对其关断时间进行优化,改变电路结构缩短其谐振放电时间。调节失谐系数可有效地提高脉冲源的输出电压比和能量效率等关键性能指数,在保证稳定工作的前提下,通过优化电路结构和谐振放电时间加强了脉冲源重频工作能力,最终可实现脉冲源为输出电压0~20kV,输出电压比123,能量效率64%,上升沿30ns,频率0~1kHz可调的纳秒脉冲发生装置。进而促进后续特斯拉型脉冲源的结构紧凑化及其在实际工程中的应用。

失谐系数对空心螺旋线型特斯拉变压器谐振性能的影响研究

空心特斯拉变压器依靠双谐振回路来耦合,其失谐系数是影响变压器谐振性能的重要因素。对空心特斯拉变压器的谐振过程进行了数学分析,得出次级电压和初级电流的振幅在不同失谐系数下的变化规律。研制了匝数比为3:1200的螺旋线型空心特斯拉变压器样机,分别利用改进初、次级电容进行调谐的方法对样机的次级电压、初级电流和能量传递效率进行了实验观测。通过实验与理论分析对比,提出了根据输出电压和能量传递效率来调整空心特斯拉变压器失谐系数的方法,论证了适当增大失谐系数来避免初级回路半导体开关过早关断的有效性。

大型特斯拉变压器内铁芯成型叠积方式的研究

从大型特斯拉变压器对铁芯性能的基本要求出发 ,根据硅钢薄带、树脂粘接剂及叠片的物理机械性能 ,导出了内铁芯断面硅钢薄带成型曲线的数学公式 ,详细分析了内铁芯的结构形式、成型基本叠积单元及薄带插叠原则 ,最后 。

一种双谐振固态特斯拉变压器设计

文章简要介绍了双谐振固态特斯拉线圈DRSSTC（DualResonantSolidStateTeslaCoil）的基本原理及其组成，结合IGBT软开关技术和半桥电路，设计了一种简易特斯拉变压器，阐述了其设计原则及应注意的问题。结果表明，此变压器的电压为100kV，频率为115kHz，满足设计要求。

基于特斯拉输电技术的单导线电能传输系统探索应用

本项目通过实验一套基于特斯拉输电技术原理的单导线电能传输系统,利用单根指向性导线将电能传输至负载处,测试电能在单导线状态下的远距离传输的传输效率,为单导线传输电能系统应用开拓提供有益的探索。

基于螺旋线的紧凑型高压纳秒脉冲发生器

提出了一种结合高耦合Tesla变压器和螺旋形成线(FL)的紧凑型高压纳秒脉冲发生器,由内置Tesla变压器充电的螺旋FL包含外屏蔽筒、螺旋中筒和内导体筒,内外筒的两端均短路连接,螺旋中筒的一端开路,另一端穿过内外筒短路端面并与主开关电极连接。该结构简单紧凑、易于实现,输出脉冲前沿快、平顶好。给出了一组10GW功率、百ns脉宽的FL设计,采用Midel 7131合成酯绝缘介质,FL外筒内径0.88m,长度2m。

一种百千伏的多倍宽纳秒脉冲发生器

介绍了一种小型的高压纳秒脉冲发生器,该发生器的主要结构单元包括螺旋型多倍宽脉冲形成线和电晕火花开关。其中,螺旋型多倍宽脉冲形成线由Tesla外线和多段螺旋阶梯内线构成,阶梯线置于Tesla内磁芯的内部,结构紧凑;电晕火花开关有利于发生器的重频稳定工作。该发生器整体长度约630mm,形成线采用MIDEL 7131合成酯介质,以5倍脉宽形成脉冲时可以输出23ns脉冲,波形前沿快,平顶好,输出脉冲电压约105kV,重频30Hz。

Design and Construction of Compact Repetitive Nanosecond Pulse Generator Based on Tesla Transformer

A compact high-voltage repetitive nanosecond pulse generator(HRNPG)was developed for studying the technology of repetitive nanosecond pulse technology and its related application.The HRNPG mainly consists of a repetitive charging module,a Tesla transformer and a sharpening switch.With its voltage lower than 1 kV,the primary repetitive charging circuit comprises two fast thyristors as its low-voltage switches.The spiral Tesla transformer acts as the main step-up component,and its peak transformation ratio is designed to be more than 100.A self-breakdown spark switch,i.e.the sharpening switch,is used to sharpen the output of the transformer and to generate nanosecond pulses.The HRNPG prototype is capable of generating pulses of 100 kV in peak with rise time 30 ns and the maximum repetition rate of 500 Hz on a 6 k load.Experimental results show,without any magnetic core,the developed Tesla transformer prototype can easily output high voltage while keeping itself small in size and light in weight,which is of significance for the compactness and portability of the pulse generator.The N2-insulated spark switch operated well at voltage close to 100 kV and the repetition rate within several hundreds of hertz.

电磁线绝缘在线检测仪的设计与研究

绝缘测试是电磁线质量检测的一项重要内容,为了准确可靠的实现电磁线绝缘的在线检测,提出了基于CPLD数字电路的设计方案,给出了其软、硬件设计。系统选择半桥电路加空心脉冲变压器设计对绝缘层的高压放电电路,可输出500到10000V的可调交流电。系统通过检测电磁线漏电流实现对电磁线绝缘测试。实验结果表明,系统满足多种电磁线的绝缘测试要求。