氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线的kHz重频脉冲功率源

闪光X射线摄影技术在军事和民用等多个领域具有重要场景。针对重频直线感应加速器高重频的要求,提出了基于氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线的脉冲功率源方案,设计和研制了一种三同轴电缆,研究了氢闸流管的导通特性,搭建了氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线脉冲功率源的验证平台,开展了kHz重频脉冲功率源实验研究,以及kHz重频脉冲功率源驱动重频感应腔的实验研究,结果表明:基于氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线脉冲功率源实现了波形品质优异的kHz重频方波脉冲输出。

氢闸流管工作特性研究

实验研究了氢闸流管的工作特性以及均压处理的优化效果。实验发现加热电压对氢闸流管的工作特性影响较大,在不出现自放电的前提下,使用更高的加热电压能够获得更好的导通性能。触发脉冲的差异以及不同的阳极电压对氢闸流管的导通性能基本无影响。采用电阻对氢闸流管进行均压,能够使其电压分布更加均匀,并且对自放电现象有一些改善。该研究为氢闸流管的使用提供了参考。

氢闸流管开关和感应叠加技术重频脉冲源的实验研究

在电力系统和继电保护设备快速瞬变电磁脉冲群的效应实验中,具有亚μs上升前沿的高压重频脉冲源是关键的设备之一。提出了采用氢闸流管开关结合感应叠加技术实现高压重频脉冲输出的方法。基于变压器理论推导并分析了感应叠加输出方式对脉冲前沿的影响,仿真分析了重频脉冲与单脉冲在频域内的分布情况及变压器的磁场分布,给出了同轴屏蔽结构的设计。应用该方法得到了幅值为50kV的连续5路且前沿在20ns内的重频脉冲输出,该脉冲间隔最小为50μs,并能以10μs为步长调节。实验结果表明:氢闸流管触发稳定可靠,同轴屏蔽结构的感应叠加输出方式可以有效地减小漏感对脉冲前沿的影响,并增加了传输效率。

100 kV重复频率高压脉冲电源

为研究气体间隙的放电特性,设计了输出幅度在30～100kV、重复频率1～5kHz可调的高压脉冲电源。利用谐振充电的原理,将10kV的初级电源的能量转移到中储电容,中储电容的电压升高到至少18kV。在光触发信号的作用下,氢闸流管导通,中储电容上的能量通过脉冲变压器放电,在脉冲变压器的副边得到最大幅度为100kV的负脉冲,其脉宽大于200ns,前沿时间小于90ns。整个装置在不加散热系统的情况下,可连续工作1min以上。

一种100 kV Mini-Marx发生器触发源的设计

根据100kV Mini-Marx脉冲发生器对触发源的技术要求,设计了一种基于VE4141型氢闸流管气体开关器件的高压脉冲触发源。该触发源系统输出高压脉冲幅度达到0～30kV、脉冲前沿小于15ns、脉冲宽度大于500ns,不仅可以接收光、电和手动信号触发,而且还可以通过接口来控制调整100kV Mini-Marx发生器的充电电压以及电压显示。采用固态IGBT半导体开关器件产生预触发和主触发脉冲,控制气体开关氢闸流管VE4141瞬间导通放电输出高压脉冲信号,触发后级Mini-Marx脉冲发生器产生不小于100kV的高压脉冲。

重复频率脉冲功率系统触发器设计

根据重复频率脉冲功率系统中大功率开关器件氢闸流管的触发原理,针对选用的氢闸流管VE4147的触发要求,设计了直流偏压-150V、空载电压2 000V、脉冲电流10A、脉冲宽度800ns、重复频率10kHz的触发器。设计中着重从增强抗干扰能力、降低功耗、改善散热等方面进行考虑,保证触发器以10kHz的重复频率持续工作,已经应用于100kV/2kHz高压脉冲电源、70kV/10kHz氢闸流管老练平台、150kV/1kHz可调脉宽电晕等离子体驱动源等多个重复频率脉冲功率系统中。

低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源研制

给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法.研制了一重复频率为0.01-Hz、脉冲输出幅度为10-0kV、前沿小于10ns、脉宽大于500ns以及抖动小于1ns的高压脉冲触发源.设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲.通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果.

5 kHz重复频率氢闸流管触发系统设计

根据重复频率脉冲功率系统中大功率开关器件氢闸流管的触发原理,针对选用的VE4141氢闸流管的触发要求,设计了输出频率达到5 kHz的氢闸流管触发系统,可以接收光信号和电压信号触发.采用快前沿MOSFET开关产生两路触发脉冲,一路为预触发脉冲,一路为主触发脉冲.预触发脉冲的输出幅度为500～1000 V,主触发脉冲的幅度为1000～2000 V,两路脉冲之间延时500 ns可调.该触发器可通过部分改动应用于其他的大功率开关器件的触发系统.

一种新型的氢闸流管HY3202触发系统的研制

氢闸流管的导通速度与触发信号有关 ,常用触发电路中使用快速晶闸管 ,触发信号并不是很理想。在研制硫双原子分子激光器脉冲电源时 ,采用了开通速度更快的功率 MOSFET替代了快速晶闸管。实验证明 ,该触发系统可以明显改善 HY32 0 2的导通特性。

纳秒级上升时间的高压脉冲群电源

按照IEC 61000-4-4/GB 17626．4—1998的要求,首先应用PSPICE仿真确定电路中各元件的参数值,然后基于拉普拉斯变换用MATLAB求解二阶电路验证各元件参数。在此基础上研制了一台以开关电源作为高压直流电源、以氢闸流管作为主控开关的脉冲群电源。该电源体积小、重量轻、效率高、成本低廉。试验结果表明,其输出信号符合标准要求,可用于快速瞬变脉冲群抗扰度试验。

450kV高功率速调管调制器系统

研制了一套用于新型速调管测试的450 kV高功率调制器系统。根据系统指标分别设计了脉冲变压器、脉冲形成网络以及充电电路等主要部件。同时,针对高功率脉冲开关的要求,对闸流管相关性能进行了比较研究,并对其触发、保护电路作了优化设计。并利用可编程控制器与触摸屏组合方式实现了调制器和速调管的控制与连锁保护。利用电力电子仿真软件Saber对调制器主电路进行了建模与仿真,脉冲电压波形仿真结果与在水负载上进行的满功率试验结果一致:脉冲宽度2.5μs,脉冲前沿1.1μs,脉冲后沿1.7μs。调制器输出脉冲电压450 kV,脉冲电流600 A,满足速调管测试需要。

7kA半个衰减正弦波闸流管脉冲成形瞬态特性研究

对合肥电子储存环注入系统新冲击磁铁脉冲发生装置中充氘闸流管脉冲成形主回路进行了较细致的分析，建立了基本电路模型并进行了仿真计算，针对其不足建立了具有反向能量吸收电路及负载消尖峰电路的脉冲成形电路模型，对该电路也进行了分析和仿真计算并将结果与基本电路进行了比较，最后给出了实测波形．

CSNS的kicker电源闸流管触发特性分析

针对中国散裂中子源kicker电源的闸流管,研制了基于大电流脉冲预电离和高压脉冲点火原理的双脉冲触发器,提高了闸流管的触发导通稳定性;同时研究了氢流、灯丝电流及预点火电流等参数对闸流管状态的影响;针对闸流管误漏触发现象,研制了基于单稳态及逻辑门电路构成的误漏触发检测电路,能够对闸流管的状态进行准确分析及预判;最后对kicker脉冲电源系统进行了年度分析总结。

基于SIMULINK的失速型风电机组软并网控制系统的仿真分析

软并网控制技术是失速型风电机组电控系统的关键技术之一。该文分析了利用晶闸管进行软并网的原理,建立了机组并网的SIMULINK仿真模型,在对仿真模型进行验证的基础上,对各种并网过程进行了仿真,提出了机组并网转速与晶闸管移相触发规律应随电机转子加速度调节的控制策略,为失速型风电机组软并网系统的研制提供了必要的参考依据。

冷阴极闸流管的同步特性

对TPI1-10k/50型冷阴极闸流管应用的同步特性开展了研究,通过对闸流管触发参数包括储氢加热电压、直流预电离电流、辅助触发脉冲电流、以及主触发脉冲电流的实验研究,实现了该闸流管在工作电压40 kV、工作电流16 kA、脉冲宽度200 ns、重复频率20 Hz条件下,延时抖动约2 ns。另外通过实验研究发现,通过调节触发参数,可以实现开关延时的调节,达到40 ns范围内精确到±1 ns。

基于脉冲变压器和脉冲形成网络的高压脉冲源

为了满足在高电压状态下对氧化锌陶瓷（ZnO）元件的检测需要,研制了一种基于脉冲变压器和脉冲形成网络（PFN）的,输出电压范围10-80kV可调,波形为近方波的高压脉冲源。根据实际研制过程,分别介绍了高压脉冲源的设计、仿真及系统电路构建。测试了高压脉冲源在标准负载（匹配）和氧化锌陶瓷负载上的输出情况。结果显示：脉冲顶降小于3%,顶部波动小于1.5%,前后沿指标均满足要求。因而,高压脉冲源可以用于氧化锌陶瓷的性能检测。

食品辐照加速器用脉冲源的设计

介绍了所设计的一种食品辐照加速器用5.5MW脉冲源,它采用放大链形式,末级为速调管放大器,使用典型的线型调制器;阐述了工程应用中脉冲源各主要电路参数的计算和选择,详细说明了其中关键器件闸流管的应用;最后给出了样机的测试波形。结果证明,该体制的脉冲源可安全可靠地应用于民用加速器中。

快速电流脉冲发生器的设计

为调节合肥同步辐射光源 (HLS)时间分辨站的同步光脉冲间隔 ,需要产生具有快速上升、下降沿的脉冲磁场 ,且脉冲宽度小、顶部平坦。本工作利用脉冲成形线技术设计电流脉冲发生器 ,以产生这种快速电流脉冲 。

氢闸流管放电猝熄实验现象

氢闸流管脉内放电猝熄给高功率氢闸流管的放电脉冲宽度和峰值电流或峰值功率能力设置了一定限制 ,造成工作不稳定。还观察到另一种不同的脉间猝熄现象。随着运行时间增加 ,由于氢吸除损失 ,点火延迟及跳动均逐渐增加 ,板耗明显上升。在正失配下 ,脉冲形成网络上的剩余正电压将增加 ,且往往不稳定。当氢压减小超过一定限度 ,脉冲漏失现象出现 ,这种脉间猝熄很不稳定。