带脉冲形成线的1.0 MV 100Hz紧凑型Tesla变压器的研制

介绍了紧凑型Tesla变压器的工作原理和功能特点,在此基础上对电压1.0 MV、重复频率100Hz的Tesla变压器和阻抗40Ω、宽度40 ns的脉冲形成线(PFL)进行了一体化结构设计。用Tesla变压器的两个同轴开环铁芯作为PFL的内外导体,将传统的形成线结合在Tesla变压器中,从而脉冲发生装置具备了体积小、效率高、性能稳定等特点。设计的紧凑型Tesla变压器在CHP01电子束加速器上实现了对600 pF的PFL单次充电电压达到1.3 MV、重复频率100 Hz、平均电压1.15 MV的技术指标,该变压器在其额定电压和频率下的连续运行时间达到5 s以上。

脉冲强流环境中磁场辐射干扰对充电电源的影响及其抑制措施

为了确保模块化脉冲功率电源中的充电电源在脉冲成形网络(PFN)大电流放电时能正常工作,必须对充电电源的控制电路、检测电路等受到的辐射干扰及其抑制措施进行分析和研究。通过有限元数值分析软件Ansoft Maxwell对集成了充电电源、储能电容和脉冲成形网络的模块化脉冲功率电源进行了3维实体建模和电磁场仿真研究。结果表明:材质电导率和磁导率越大,机壳屏蔽效能(SE)越好;当机壳上开孔为圆阵孔时,屏蔽效能优于其他等面积的孔的屏蔽效能;当机壳厚度接近趋肤深度时,屏蔽效能变化较小;当机壳内印刷电路板(PCB)平行于调波电抗时,受到干扰最小。

LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现

高压充电变换器是电磁发射脉冲成型单元的重要组成部分,为储能电容提供高质量能源。为满足脉冲成型单元对充电速度、线性度和电压重频稳定度要求,对电流断续模式下LCC谐振变换器电流输出特性和软开关进行研究。提出基于数字控制器的脉冲电容储能方案,该方案利用双脉冲模式下的恒流输出特性实现快速线性充电;利用单脉冲模式下的涓流输出特性实现恒压充电,提高电容电压的重复稳定度。采用新的调宽调频控制算法,在全电压增益范围内,利用分段线性函数拟合法对临界断续开关频率进行在线跟踪,最大程度地提升变换器断续模式下的电流输出能力,获得近似恒流特性;提升充电速度的同时,实现全程软开关。通过变换等效电压增益,由恒流充电切入涓流充电,依靠电压闭环获得恒压输出。实验数据验证了控制算法的可行性。

脉冲电源储能电容反向充电电压释放方法

在放电主开关放置于储能电容支路的脉冲功率电源放电过程中,储能电容存在反向充电现象,反向电压无法释放,影响储能电容的使用寿命,并降低了脉冲功率电源的使用效率。在详细推导电容储能型脉冲功率电源放电过程的基础上,分析影响储能电容反向充电电压的因素,讨论降低储能电容反向充电电压的途径,将放电主开关放置于负载支路的电路结构,实现了储能电容反向充电电压的释放。仿真和实验结果表明:调整放电开关位置后的脉冲功率电源负载电流特性与调整前基本一致,完全满足电磁发射的需求;同时,反向电压的及时释放提高了储能电容的使用寿命,增加了电磁发射系统的效率。

线型调制器的充电技术

介绍了两种线型调制器中人工线充电的新技术 ,并简要分析了这两种充电电源的工作原理以及各自的性能优缺点。新型充电电源内置完善的保护电路 ,能通过反馈网络对充电电压进行精确的调节。高频开关变换器可以减小设备的体积 。

水介质形成线泄漏电阻对充电效率的影响

研制了一种基于直线变压器技术的脉冲功率系统,采用水介质脉冲形成线并联充电作为脉冲形成装置。分析了给形成线充电时泄漏电阻对充电电压效率和能量效率的影响,给出了泄露电阻的能量损耗率计算公式;结合实验参数计算了本实验中水介质形成线的泄漏电阻,介于8.2kΩ与3kΩ之间。根据泄露电阻取值范围,分析了双模块和四模块实验中水介质形成线充电过程中的电压效率与能量效率,结果表明水介质形成线的能量损失占其获得能量的5%～12%;计算结果同时表明:随着实验模块数增加,能量损失逐渐增大。

电除尘器脉冲电源参数的计算方法

分析了电除尘器脉冲供电电源的原理和特点，利用Ｒ．Ｌ．Ｃ振荡充电的公式和电收尘器脉冲供电的特点，导出了一些这种电源参数的计算公式。其计算结果与实际例子的数据是比较接近的。

光谱01卫星脉冲等离子推力器电源处理单元的开发

针对光谱01卫星应用需求,提出了脉冲等离子推力器电源处理单元的设计方案,给出了验证结果。采用反激变换拓扑和恒功率方式实现了以2.5Hz的频率将5.76μF的储能电容器充电至1600V,将0.68μF的火花塞点火电容充电至800V;采用超快恢复高压整流管、高压绕组串联、高压整流管串联和开关频率设计解决了反激变换器整流二极管反向恢复引起的功率反向传输问题;采用输出钳位二极管和限流电阻解决了储能电容振荡负电压反向一次母线充电的问题。PPT的地面寿命试验和在轨测试结果表明,所设计的电源处理单元方案合理可行。

用于神光Ⅲ原型装置20kJ能源系统的研制

在神光Ⅲ原型棒状放大器能源系统中,采用LC串联谐振变换器构成的软开关式恒流充电单元设计了高精度充电机。同时,基于RLC串联谐振电路的临界阻尼特性,设计了脉冲成形单元。分析了氙灯非线性解决办法及内触发点灯方式的可靠性,得出了脉冲氙灯线形等价和触发脉宽影响点灯可靠性的结论。采取计算机远程集中控制的控制策略,使得该系统控制安全高效。设计的20套能源模块完全符合用户要求,说明该方案具有可行性。