基于时序控制的固态开关串并联高压脉冲技术

针对生物医疗等高压陡脉冲应用需求,设计了基于固态开关串并联高压陡脉冲发生电路,并结合时序控制技术,提出一种脉冲陡化新方法;从理论上分析了脉冲陡化的关键、系统工作的过程以及设计要点。该方法能较好解决开关管增加后杂散参数、布线电感以及导线电感对开关速度的影响。以2 kV高压直流电源、110Ω的负载电阻进行实验,负载脉冲信号的上升沿约为50 ns,下降沿约为70 ns,输出电流幅值约18 A;最小脉宽信号的半高宽为100 ns,系统的最小分辨率为5 ns,可实现步进为5 ns脉宽的灵活调节,最大脉宽则与储能电容有关。

基于IGBT串联技术的10kV固态直流断路器研制

直流断路器作为未来基于电压源换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统组网的关键设备,可以在出现短路故障时快速切断故障电流并使故障部分退出运行,避免停运整个直流系统。提出了一种适用于柔性直流输电系统的固态直流断路器技术方案,建立了IGBT串联的固态直流断路器仿真模型,研究了IGBT栅极电阻、拖尾电流和门极电荷等差异对IGBT串联均压特性的影响。仿真结果表明,静态和动态均压电路可有效改善IGBT间的均压效果。最后搭建了10个IGBT串联的直流断路器样机及实验回路,并完成了直流母线电压10 kV、峰值电流5.1 k A的关断实验,验证了基于IGBT串联技术固态直流断路器方案的可行性。

固态开关器件的串联技术

随着半导体技术的发展,在脉冲功率应用中,使用固态开关取代电真空开关器件已成为可能。本文主要分析了实际串联电路中各开关的均压技术;介绍了内含高频感应馈电和限流功能的光隔离驱动技术。最后给出了一台10kV样机的实验结果。

一种适用于固态直流断路器的IGBT串联均压电路

机械–固态半导体混合式以及纯固态式直流断路器的发明和使用为大规模高压直流输电系统的发展提供了新的契机。在纯固态直流断路器中,通常将大功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)串联起来以承受断路器关断过程中的过电压。但是,由于大功率的IGBT价格昂贵且对瞬态过电压十分敏感,所以串联IGBT关断过程中的均压问题需要得到充分的考虑。为了解决固态直流断路器中串联IGBT间的不均压问题,首先对引起不均压的因素进行了深入的研究。另外,为了使串联IGBT之间的关断过电压的不一致性降到最小,提出一种门极均压控制电路和相应的控制方法。实验结果表明,通过使用提出的均压控制电路和相应的控制方法,串联IGBT关断过电压的不均衡得到了有效抑制。因此,系统的可靠性得到了有效的提升。

LD泵浦双棒串接Nd:YVO_4激光器的研究

目的 研制一种光纤耦合LD双端泵浦双棒串接Nd:YVO4平平腔全固态近红外激光器。方法 用软件进行设计。结果 在抽运功率为23.05W时获得了11W的1.06μmTEM00模激光输出,光 光转化效率为47.72%。另外,对不同掺杂浓度下的实验结果及腔的稳定性进行了一些探讨。结论 提高晶体的掺杂浓度和选择适当的输出耦合系数可以得到更好的结果。

一种级联型结构的固体开关式高压脉冲电源的研制

针对串级型结构的固体开关式脉冲电源存在的电源可靠性受同步驱动、均压等技术条件影响严重的问题，设计了一种由多个相对独立的低压固体开关式脉冲电源叠加构成的级联型高压脉冲电源。各低压脉冲电源输出端的固体开关均单独采用光纤光电耦合器和专用驱动模块控制，各光纤光电耦合器的输入端由同一PWM脉冲控制。电源的输出指标为：脉冲电压幅值100～3000V，脉冲频率5～40kHz，脉冲占空比5％～40％，脉冲电流幅值25A，额定功率50kW。研制的电源可靠性高，可实现模块化，可通过增减模块单元的数量，满足不同输出电压的需要。

脉冲电场灭菌用固态高压开关的研制

针对脉冲电场灭菌技术对开关性能的特殊要求,提出了利用IGBT串联构成高压、大容量固态开关的技术。设计并实际制造出了可供高压脉冲电场灭菌用额定电压10 k V的固态高压开关。该开关采用8个1 700 V、400 A的IGBT串联,以栅极动态RCD为基本均压方式,以FPGA为主控单元,产生8路相对独立的基准控制脉冲,其脉宽、周期、延时均可调节,且以25 ns为步进调节。通过调节各路驱动信号的相对延时,使各单元分压均匀,消除过压影响,从而在负载端得到较为理想的方波脉冲。采用光纤隔离,使隔离电压不受限制。实验结果表明,该装置性能良好,可以满足脉冲电场灭菌的实际需求。

高功率IGBT组件在雷达发射机中的应用

介绍了采用串联IGBT组件作为开关的全固态大功率脉冲调制器,阐述了雷达发射机全固态脉冲调制器的设计原理及性能指标。重点讨论了IGBT组件工作时各模块间串联均压、高电位隔离驱动和快速保护等关键技术。

新型准光学瓦级固态功率合成器

本文介绍一种新型短焦距开放腔固态功率合成器的实验结构和实验结果。由4只标称功率为155mW,160mW,160mW和165mW的Gunn二极管,采用串联型接法进行的合成实验,在X波段获得了开机输出功率大于1W,稳定输出功率为850mW。

多棒固体激光器棒间匹配耦合的研究

采用光学传输矩阵的方法对内含多元件热透镜介质的激光腔进行了分析 ,给出了棒间匹配耦合的调整方法。理论分析与实验相符 ,并在三棒串接的CWNd3 + ∶YAG激光器中获得 (0～ 1 )

一种双棒串接大功率固体激光切割系统

介绍了一种以大功率脉冲固体激光器做为光源的激光切割系统,该系统主要由双棒串接1000W激光器、大幅面数控工作台、z轴随动系统、导光聚焦系统构成,该系统可满足1mm至8mm内的碳钢、不锈钢、铝、铜等金属材料的切割要求,可广泛应用于钣金切割行业。同时对比分析了单棒500W激光器、双棒串接500W激光器,双棒串接1000W激光器三种固体激光切割系统的特点,证明双棒串接1000W激光器具有更大的切割厚度和切割速度。

软启动装置在10kV系统中的选型及应用

介绍了开关变压器和固态晶闸管两种软启动装置的工作原理,针对两种软启动技术应用中的串并联问题和晶闸管高次谐波问题,分析了它们在10 kV系统中的应用效果、应用方案及控制方式,总结出各自的优缺点,以期对今后软启动方式的选择起借鉴作用。

多棒串接固体激光器谐振腔的研究

运用矩阵光学的方法对多棒串接固体激光器的谐振腔参数及其在平平腔时的热稳条件进行了研究 ,并计算了六棒串接平平腔固体激光器的稳定区 .结果证明 :多棒串接固体激光器的稳定区和非稳区相互间隔 ,在平平腔总腔长、激光棒数量n和棒间距L一定的条件下 ,当采用对称结构时 (L1 =L2 ) ,则谐振腔的每段稳定区均达到最大 ;且只要平平腔满足L1 =L2 =L 2以及热焦距f在大于某个下限值fm 时 ,稳定性条件 0 <G1 G2 <1几乎总是满足 (除了几个奇异点外 ) ,而且热焦距f值在小于这个下限值fm 时 ,谐振腔进入深度非稳区 ,这个下限值fm 由棒间距L和棒数n决定 ,其表达式为fm =0 .2 5L(当 2≤n≤ 10 )