基于分数比可饱和脉冲变压器的一体化磁开关技术及其应用

介绍了基于分数比可饱和脉冲变压器的一体化磁开关组成及其工作原理,可实现固态磁开关、脉冲调制以及电压升压等功能,并给出了该一体化磁开关的三种典型应用,一是应用在高压脉冲触发器中,可实现触发器电压大于100 kV,30 Hz重复频率下抖动小于5 ns;二是用于微秒准方波产生,实现了电压幅值大于50 kV,100 Hz长时间运行;三是作为低阻脉冲形成线的主开关,利用双开关调制产生百纳秒方波脉冲,以实现脉冲功率装置的轻量化。基于分数比可饱和脉冲变压器的一体化磁开关是一种将磁开关和脉冲变压器集成紧凑的脉冲功率器件,能够兼顾变压器高升压比和磁开关低次级饱和电感,对实现脉冲功率器件的固态化、集成紧凑化具有重要的意义。

基于可饱和脉冲变压器的多路同步技术及其应用

多路同步的高电压脉冲有广泛应用前景。为此,对基于可饱和脉冲变压器的多路同步技术路线进行了详细阐述,并开展了实验验证。在此基础之上,提出了多次级可饱和脉冲变压器多路同步控制的新型LC发生器。在该发生器中,可饱和脉冲变压器先后承4重功能,极大地减小了系统的复杂程度。实验中,初级输入电压为910V时,输出电压幅值达到110 k V,系统总的升压倍数达121倍。此外,引入半导体断路开关,可使实验中输出脉冲的上升沿在20 ns以内。同时将半导体断路开关与电感储能型脉冲形成线相结合,提出了低阻抗方波脉冲的产生方案。研究结果表明:提出的技术方案确实可行,对脉冲功率技术向固态化、小型紧凑化以及可重复频率运行方向发展具有较大的探索意义。

基于可饱和脉冲变压器谐振充电的快脉冲功率源研究

基于可饱和脉冲变压器建立1种新型谐振充电装置,将脉冲变压器提升电压作用与磁开关陡化脉冲作用相结合大幅度提高输出电压的前沿。通过分析新型谐振充电装置的工作模式,确定面向快丝阵Z箍缩早期行为研究需求的谐振充电装置的参数。新型谐振充电装置驱动气体火花开关自击穿时延抖动比采用传统谐振充电装置降低50%以上。初始充电电压19kV、电极间距5.5mm、1.01325×10^(5)Pa气压下自击穿时延抖动降低至13ns。在高气压下气体火花开关的击穿电压稳定性也有大幅度的提高。利用新型谐振充电装置改进应用气体火花开关陡化脉冲变压器输出电压前沿的脉冲功率源的技术方案,建立的小型脉冲功率源可以极低的时延抖动和较高的击穿电压稳定性输出快Z箍缩预脉冲水平的脉冲电流。低时延抖动的脉冲功率源有助于对金属丝电爆炸等丝阵Z箍缩早期行为开展精确的高时空分辨率的同步诊断。

可饱和脉冲变压器及其在脉冲调制器中的应用

提出了采用多路绕组分组并联结构和同轴结构的两种新型可饱和脉冲变压器(SPT),用来取代寿命较短的气体开关,作为脉冲电容器或几百kV级脉冲调制器的充电变压器兼主开关。采用磁芯自动复位机制的新型SPT,初步解决了普通SPT难以兼具高升压倍数和绕组低饱和电感的问题,实现独立脉冲变压器和磁开关的集成紧凑化。采用初次级绕组间反向互感压制的物理机制,实现SPT次级绕组饱和电感降低到其固有饱和结构电感以下水平的重要特性,为实现低饱和电感磁开关探索了一条新技术路线。新型SPT已在螺旋Blumlein脉冲形成线(HBPFL)型高功率脉冲调制器中获得了应用:其作为变压器实现HBPFL充电200kV的目标;其作为HBPFL主开关形成了幅度为180kV、脉宽135ns、前沿时间60ns的准方波电压脉冲。此外,提出并验证了新型SPT应用于百kV级集成紧凑化Marx发生器及多路高电压脉冲ns同步等领域的新技术路线。

基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源初步研究

设计了一台基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源,其核心部件为分数比可饱和脉冲变压器,用来实现固态磁开关、脉冲调制、电压升压等功能,再借助Marx技术、磁开关技术和反谐振网络调制技术建立全固态脉冲驱动源,初步实验结果表明当直流电源提供100 V的充电电压时,该全固态脉冲驱动源可输出14.4 kV左右的准方波信号,脉宽约194 ns,验证了该技术方案实现输出百纳秒准方波信号的可行性,为建立百MW长脉冲信号输出的全固态脉冲驱动源模块提供了设计思路。

DOS攻击下饱和脉冲多智能体系统的安全定制化一致性

提出并解决一种饱和脉冲多智能体系统在拒绝服务(Denial of service,DOS)攻击环境中的安全定制化一致性控制问题.首先引入微分机制和加权策略,构建一种带可调参数一致性模式项的系统模型,以满足复杂场景对一致性的定制化需求.其次结合饱和效应和脉冲机制,为系统设计一种满足执行器功率受限约束的饱和脉冲控制协议.再次采用切换拓扑分析DOS攻击下系统的网络拓扑结构,并采用李雅普洛夫稳定性和矩阵测度理论,得到系统实现安全定制化一致性的充分条件.最后通过仿真实验和对比分析,验证了所提理论的有效性和优越性.

具有饱和脉冲控制的金融系统的稳定与同步

在执行器饱和约束下,文章考虑了一类金融系统在脉冲控制下的稳定性和同步.首先,通过引入一个死区非线性函数表示了脉冲时刻的系统的饱和非线性,得到了饱和脉冲控制下金融混沌系统的局部指数稳定性条件.其次,通过建立饱和脉冲控制器,得到了驱动响应金融系统混沌同步的充分条件.最后,通过一个数值例子验证了结论的有效性.

脉冲中子全谱饱和度测井在N区块剩余油评价中的应用

H油田进入开发后期,掌握剩余油分布状况至关重要,单一的饱和度测井方法已难以满足剩余油评价的需要。脉冲中子全谱饱和度测井集多种脉冲中子测井技术于一体,一次下井能测得多条测井曲线,在较低矿化度、较低孔隙度情况下准确识别水淹层、潜力层。介绍脉冲中子全谱饱和度测井原理、特点、资料解释等,分层位制作N区块的交会解释图版,制定新的解释标准,把脉冲中子全谱饱和度测井数据与常规测井数据结合,提高脉冲中子全谱饱和度测井解释符合率,有效反映储层剩余油变化情况。该研究为识别水淹层、寻找潜力层、确定剩余油分布、挖潜增储提供可靠依据。

μs级脉冲激励下磁开关磁芯磁特性

为测试磁开关磁芯在μs级脉冲激励下的磁特性,设计并制作了基于没有附加磁芯复位电路的单级磁脉冲压缩系统,3块被测磁芯分别代表铁基非晶、Ni-Zn和Mn-Zn 3种软磁材料。磁芯的磁滞回线由测量所得的磁开关两端电压和电流数据经计算得到,由磁滞回线可知这3种软磁材料在μs脉冲激励下的各种特性参数。通过分析比较这些特性参数可知:铁基非晶磁芯具有最大的磁通跳变,同样的V-s积和匝数时,铁基非晶磁芯所需体积最小;Mn-Zn铁氧体磁芯具有最小的能量损耗,适合高重复频率下的应用;Ni-Zn铁氧体磁芯饱和后的相对磁导率最低,适用于较高压缩增益的磁压缩电路中。

全固态高重复频率磁脉冲压缩发生器

设计制作了全固态高重复频率磁脉冲压缩发生器,最高重复频率5kHz,脉宽70ns,通过调节初始储能电容上的电压可在500Ω阻性负载上获得4～40kV连续可调的输出电压。通过分析简化的磁压缩末级回路,分析了预脉冲产生的过程,得出了预脉冲的电压表达式,选取适当的磁芯相对磁导率,经过求解,得出在磁开关未饱和电感一定时预脉冲随负载阻值变化的曲线簇,从曲线中可以看出:随着负载的阻值的增大,预脉冲的峰值绝对值也增大;在负载恒定的情况下,增大磁开关未饱和电感的大小可以显著地减小负载两端预脉冲的峰值绝对值,这要求磁开关磁芯有更高的相对磁导率。

PPCP用固态脉冲电源的实验研究

介绍了一种采用半导体开关与磁开关、可饱和脉冲变压器相结合技术的固态脉冲电源,此电源可用于脉冲放电等离子体烟气治理。在理论分析的基础上建立了实验模型,通过实验验证了此类电源的可行性,解决了8支晶闸管开关串联的动静态均压及开通同步性问题,并对可饱和脉冲变压器及磁开关的工作特性进行了分析计算。电源在阻性负载上得到峰值电压37.5 kV、前沿101 ns、脉宽1μs的脉冲,重复频率300 Hz,输出功率10 kW。

基于半导体断路开关的8MW,10kHz脉冲发生器

功率器件半导体断路开关具有高重复频率工作能力。采用高速绝缘栅双极晶体管组件作为初级充电回路的主开关,建立了一台工作频率为10 kHz的脉冲发生器。脉冲发生器采用磁饱和脉冲变压器、磁开关及高压脉冲电容器组等固态器件进行两级脉冲压缩,产生小于100 ns的电流脉冲,对半导体断路开关进行泵浦,半导体断路开关反向截断泵浦电流在负载上产生高压脉冲输出。实验装置在电阻负载上得到了脉冲输出功率约为8.6 MW,脉冲宽度约10 ns,重复频率10 kHz的高压脉冲输出。

化学交换饱和转移衍生新技术的开发与临床应用

化学交换饱和转移(CEST)成像可以检测ROS、脂肪、pH值、蛋白质及多肽、葡萄糖、谷氨酸、肌酸、肌醇及葡聚糖等各种生物大分子物质和环境因素,广泛应用于各个系统,帮助对各种物质及环境因素进行定量分析。本文就CEST的基本原理和影响因素进行介绍,进一步详细介绍CEST衍生新技术,旨在推动CEST新技术的开发研究与应用。

基于SOS的高重频高压纳秒脉冲源设计

依据高重频高压纳秒脉冲输出的要求,基于半导体断路开关(SOS)的工作特点,设计了高重频高压纳秒脉冲源脉冲发生器线路。分析发生器线路的工作原理,对输出脉冲幅度50 k V/100Ω、脉宽约10 ns^20 ns和重复频率100 k Hz脉冲源的线路中关键器件的参数进行了计算。分析关键器件SOS、饱和脉冲变压器、副开关要求,给出了关键器件的选型参考。

大功率半导体开关RSD触发用脉冲变压器的设计与研究

从RSD的结构原理出发,提出了采用可饱和脉冲变压器触发RSD的方案。并结合RSD触发要求,提出了该脉冲变压器设计中需满足的关键因素及设计方法。实验证明,采用可饱和脉冲变压器触发RSD是可行的。该脉冲变压器的设计方法也为设计更高电压等级的脉冲变压器提供了借鉴。

全谱饱和度测井仪中子发生器工作性能影响因素研究

全谱饱和度测井仪PSSL是一种广泛应用于油田水淹状况识别、剩余油分布确定及增储挖潜措施中的先进套后测井仪器,在国内外取得良好的应用效果。中子发射器作为PSSL仪器的核心部件,其工作性能的稳定性直接决定了测井资料的质量和仪器使用的可持续性。本文对PSSL全谱测井仪的中子发生器组成结构及工作原理进行研究,对中子发生器工作性能的影响因素进行分析、总结性能改善措施,提高仪器工作性能,延长仪器使用寿命,提升测井资料质量,同时增加仪器应用收益。

基于DSRD的高重频固态脉冲源的研制

介绍了一种基于新型高功率超高速半导体断路开关—漂移阶跃恢复二极管(DSRD)和可饱和脉冲变压器的高电压高重频超高速全固态脉冲源。设计了脉冲源的电路拓扑结构,理论上分析了脉冲源电路的工作原理,研究获得了可饱和脉冲变压器匝数、磁芯截面积及负载阻抗等参数对脉冲源输出特性的影响的规律。实验结果表明:脉冲源在50 kΩ阻性负载条件下,输出脉冲峰值电压约38.2 kV,脉冲前沿约7.1 ns,脉冲宽度约14.1 ns,输出峰值功率约29.2 kW,可在400 kHz重复频率下稳定工作。

双线型脉冲调制系统中的双开关整形技术

基于分数比可饱和脉冲变压器(FRSPT)的低阻双线型脉冲调制系统难以获得理想方波输出,本文提出了一种双开关整形技术,在传统单开关的基础上,增加了整形开关,改变了脉冲形成过程,使双线型脉冲调制系统的方波质量得到了有效改善。本文对双线型脉冲调制系统中的双开关整形技术进行了理论计算与仿真分析,并对基于分立双脉冲形成线和Blumlein型平板PFN的两种不同的双线型脉冲调制系统开展了验证实验。结果表明双开关整形技术能够有效解决不同类型双线型脉冲调制系统中磁开关作为主开关时较大的饱和电感与快前沿准方波脉冲输出需求之间的矛盾。本研究能够为双开关整形技术在双线型脉冲调制系统中的应用中提供参考。

青海油田套管井饱和度测井技术应用

青海油田油气藏类型较为丰富,地质特征差异明显,主要应用以核测井方法为基础的PNN测井、PSSL全谱测井。通过近600余井次的规模应用,逐步形成了成熟的4类典型油气藏饱和度测井工艺和解释方法。中高水淹油田,利用PNN测井的地层俘获截面测井曲线与补偿中子测井曲线叠合方法,达到定性识别水淹层目的;低矿化度油田,采用PSSL测井的C/O模式进行油水层识别;低电阻率气田采用PNN与PSSL结合方法开展气水层解释;注气油田利用PNN时间推移测井监测气液界面运移情况,为制定合理的油田开发方案提供了科学依据。

全谱饱和度测井在塔河碎屑岩储层评价中的应用

介绍全谱饱和度测井仪(PSSL)技术原理,对比不同脉冲中子测井仪器的优缺点,评价PSSL饱和度测井仪碳氧比组合中子寿命测井模式在塔河油田低孔隙度低渗透率储层中应用效果及PSSL俘获模式在凝析气藏储层中应用,通过PND俘获模式与PSSL俘获模式测井资料对比,评价仪器性能,分析时间推移测井应用。全谱饱和度测井能定量评价储层并可将储层进行精细划分;对于同一套地层,利用纵横向渗透率级差可以进行层内剩余油解释和评价。与传统脉冲中子测井对比,PSSL仪器使用范围宽,测井成本低,录取资料信息多,能有效反映储层剩余油饱和度的变化情况,为寻找潜力油层、识别水淹层提供了科学依据。