多级谐振充电的Marx脉冲源研究

Marx发生器是一种经典的脉冲功率发生装置。为了更好地满足高电压、双极性高效率等实际使用需求,文中提出了多级谐振充电的Marx脉冲源,即利用串联谐振充电源与串心磁环变压器对Marx脉冲发生器分组充电。搭建两类对称结构多级谐振充电的Marx脉冲发生器并验证其性能,包括可变极性的单极性发生器和双极性脉冲发生器。电路由一组正极性的3路8级Marx和一组负极性的3路8级Marx组成,共48级。实验结果表明,可变极性的单极性Marx发生器可产生正极性或负极性电压幅值为30 kV的脉冲,双极性发生器可向空载和50 kΩ的阻性负载输出±10 kV的电压脉冲。通过FPGA(Field Program Gate Array)的信号控制可以将重复频率控制在1 Hz~1 kHz范围内调节,脉宽可在1~200μs范围内调节,脉冲前后沿为50 ns以内。正、负脉冲之间的弛豫时间为0.2~200.0μs。

铁心式脉冲变压器的谐振充电特性

基于脉冲变压器的陡脉冲发生器是神光III能源模块主放电开关的触发方案之一。该类型触发器利用脉冲变压器对高压电容谐振充电,并通过陡化开关输出陡脉冲触发气体开关。分析杂散电阻和激磁电感对谐振充电变比和效率的影响,理论推导了环形铁心脉冲变压器的铁心体积最小值,并在实际工程中验证。设计了带载电容为1.08 nF,输出电压峰值为130 kV,绕组变比为65的干式铁心式脉冲变压器。研制了基于脉冲变压器谐振充电的气体开关触发器,其输出脉冲峰值大于120 kV,上升时间小于30 ns,能够稳定可靠地触发两电极气体开关。

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。

谐振充电式脉冲激光电源的研制

在与全桥电压型充电方式激光电源比较的基础上 ,提出了一种谐振充电式脉冲激光电源。实验表明 ,谐振方式能更充分合理地利用功率管定额参数 ,使电源工作运行更加可靠。

三相可调恒压源供电、谐振充电激光电源

设计了一种由三相倍压整流和反馈控制可控硅三相交流调压器相结合而构成的可调恒压源,由可调恒压源和谐振调压网络组成双重调压系统,其谐振调压范围100～1500V连续可调的电源。阐述了电源的运转机制、重点分析了谐振充电电路和电源的运转精度。

大功率全桥串联谐振充电电源理论设计

为了对电容重复频率且高能量转换效率地充电,开展了全桥串联谐振充电电源的理论设计。通过数值解析的方法获得谐振电感、电容、功率器件耐压与通流、电源功率、脉冲变压器伏秒数等参数,通过数值模拟的方法获得脉冲变压器励磁电感参数,以基于Pspice的全电路仿真验证设计参数的合理性。仿真结果表明为了实现对110 nF电容1 kHz重频充电,在初级电压为1.2 kV和谐振参数为33 kHz时,谐振电感、电容应分别为625 nH,37μF,脉冲变压器伏秒数、励磁电感至少分别应为45 mVs、1 mH,功率器件峰值电流约300 A。

谐振充电激光电源最佳化设计方方法与控制

本文推导了谐振充电回路中主回路参数的最佳化设计方法。采用所推导的公式计算主回路元件的参数，不仅可以使系统满足重复率、调压范围、调压精度，稳定度，可靠性等方面的技术要求，同时可得到最经济的方案，即电源体积最小、伏安效率、能量转换效率最高。本文还比较了两种调压方式——串联电阻调压、并联电阻调压各自的特点及技术性能。指出并联电阻调压可获得更高的电压精度，且可进行连续自动调压，但并联电阻调压与串联电阻调压相比，能量转换效率较低，在激光输出稳定性要求较高的设备中，采用这种调压方法为宜。

线型调制器谐振逆变充电技术的分析

本文简单介绍了线型调制器谐振式逆变充电电路的工作原理。着重以半桥串联谐振变换器为例进行了数学分析,推导出储能元件上的瞬态电压与充电回路参数之间的关系,并进一步提供了电路设计时各主要参数的选取方法。最后,结合某一调制器样机的逆变充电线路进行了仿真设计,绘出了几个关键点的仿真波形。

可调压谐振充电脉冲激光电源频率变化范围分析

本文从理论上详细分析了可调压谐振充电脉冲激光电源的频率变化范围，及有关因素对频率的影响，并讨论了频率过快时将会出现的结果。

电动汽车无线充电谐振线圈的耦合设计研究

现有电动汽车充电桩运行中存在一定的局限性,充电受到地点的限制,所达到的充电效率有限,磁耦合谐振式电动汽车线圈的设计与运用有效解决了这一困局,是一种无线充电方式,对空间载流线圈磁场分布情况进行分析,以此减弱线圈自感的影响,建立联谐振充电、串联谐振充电两种充电模式,并对此进行论证分析。针对串联电容谐振充电方式,为了提升传输距离与传输效率,通过系统仿真分析,可见能够达到95%充电效率,综合运用情况良好。

计及系统性能提升的谐振式无线充电开关器件死区优化

针对双边LCC谐振式无线充电的逆变器金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)死区时间设置影响传输功率及效率的问题,提出了一种适用于其拓扑结构的死区优化设计方法。首先建立了双边LCC谐振式无线充电系统的数学描述,并简述其运行模态,推导出次级侧补偿电容与输入感性阻抗的量化规律。然后据此提出了一种死区时间优化设计方法,以实现与无线充电系统特性密切相关的逆变器软开关。最后,搭建了一套实验平台,实验结果表明,此优化设计方法可确保逆变器运行完全实现软开关,提高了无线电能传输功率及效率。

基于容差参数区间估计法的谐振式无线充电系统故障诊断

为了解决谐振式无线充电系统元件参数偏移故障定位诊断困难的问题,通过分析谐振式无线充电系统电路结构的特征,对电流信号进行傅里叶分析提取有效特征量,基于容差参数区间估计法对元件参数偏移故障进行诊断。通过模拟各种元件参数偏移故障,验证容差参数区间估计法对于此类故障诊断的有效性。结果表明,此方法不但简单易于操作且对于定位诊断谐振式无线充电系统元件参数偏移故障有很好的诊断能力。

谐振式无线充电研究

谐振式逐渐成为无线充电的热点,该文针对谐振式无线充电的理论进行研究,提出了的最大效率无线充电设计方法,并且理论推算的结果直接知道工程实践中,器件参数的选型,通过实验验证了理论推导。实验结果表明,该设计方法可以简单有效地制作出无线充电设备,另外该设计的计算方式,器件选型过程都可以用于工程实践中,对设计不适合有线充电的物联网低功耗设备供电也有很广阔的应用前景。

浅析谐振耦合式无线充电技术

谐耦耦合式能量无线传输技术是一种新型的电能传输技术,具有重要的研究价值和实用价值,因而受到了学术界和工业界广泛关注。本文介绍了谐振耦合式无线充电技术的国内外研究现状,并针对该技术在电能传输上存在的部分疑难问题提出了相应的解决方向,然后阐述了该技术与RFID、智能家居、电动车等领域的创新结合,最后展望了其发展前景。

高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究

基于高功率重复频率脉冲功率源的需求,开展了高功率脉冲充电电源的重复频率特性研究,分析了基于全桥串联谐振充电原理的恒流充电技术。根据高功率Marx型脉冲功率源的工作要求,计算了串联谐振充电的各个关键参数。研制的紧凑型高功率脉冲充电电源,最大输出电压±50kV,充电电流2.5A,重复频率1~50Hz连续可调,可在重复频率条件下长时间稳定运行。该充电电源体积小、质量轻、抗干扰能力和抗负载短路能力强,已经应用于高功率重复频率脉冲功率源技术研究,实现了10万次重复频率无故障运行。

高频整流谐振变换电源

通过对高频整流谐振变换电源谐振充电和谐振放电两个过程的理论研究,得出其输出功率以及控制的策略。利用Matlab中的Simulink对电源建立了全电路的仿真模型,开展了数值仿真研究。数值仿真的结果表明:谐振充电和谐振放电过程中,各个节点的电压和电流波形能够与理论值吻合,为高频整流谐振变换电源的试验研究和研制奠定了坚实的基础。

高频高压脉冲电源充电软开关技术

提出了一种用于高频高压脉冲电源充电系统中的软开关技术。该技术利用L-C谐振原理,使开关管在零电流下关断来降低关断损耗,无需附加有源辅助开关和谐振网络,使开关管能可靠运行在高频状态,避免了在高频高压脉冲电源充电过程中出现的半导体开关器件过流、过压问题。实验结果表明,软开关技术能使整个电路高效、可靠运行,并且能在较宽的负载范围内实现软开关充电,结构简单,容易控制,对高频脉冲电源的高频化具有指导意义。

带反偏置的双路高压脉冲电源的研究

通过调节反向偏置电压可以改善电场渗透对质谱仪的影响,提高质谱仪的分辨率。为了满足质谱仪对脉冲电场的不同要求,提出了一种可以同时输出两路极性相反脉冲电场的脉冲电源,且高压正脉冲叠加幅值可调的直流负偏置电压。该电源只需一个充电源便可以产生正负两路脉冲电场。分析了串联开关同步驱动效果,随后通过增加补偿绕组和并联电阻优化了串联电容的分压不均的问题,并验证一个磁芯加多个副边绕组的方案可进一步降低充电电压不均。最终实现了4个电容器的充电电压与平均电压相差不超过0.1%。搭建了一台4级的电源样机,实验表明,其可以在容性负载上产生一路幅值为0~1.5 kV、脉宽为2~10μs可调的高压正脉冲且叠加幅值为0~-200 V的反向偏置电压,和一路幅值为0~-1.5 kV、脉宽为2~10μs可调的高压负脉冲,频率高达10 kHz,正负脉冲的前沿均小于30 ns,脉冲波形平稳。该脉冲电源结构紧凑,并且输出电压、脉宽、频率均连续可调。

谐振法消除高频变压器分布电容影响的研究

在串联谐振恒流充电电源(Constant Current Power Supply,简称CCPS)中,高频变压器的分布电容会对充电电源的恒流特性产生影响。通过理论分析验证实施了一种仅加入谐振电感即可消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响且又简单易行的方法。给出了谐振法消除高频变压器分布电容影响的理论模型,在此基础上进行了理论分析和仿真研究。实验结果表明,谐振法可以消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响,改善充电波形,方法简单易行。