大功率锂离子电池储能电源系统的研制与应用

采用高功率高安全性的磷酸铁锂电芯作为储能元件,研制了一种在车载平台中应用的大功率储能电源。在储能电源中配置了高性能的电池采样和主动均衡模块,以及充放电管理系统,可以有效地提高系统可靠性和使用寿命。研制过程中,大功率储能电源进行了大量的工程化试验考核,包括运输安全性、环境适应性、维修性和任务可靠性等工程化指标。最后,21台储能电源在超过55 ℃的高温地区考核超过12个月,储能电源系统的可靠性得到验证。     

特种电源技术研究进展概述

特种电源技术是电源技术研究领域中极为活跃的研究方向,与存在广泛市场需求的通用电源技术相比,其与物理、化学、材料科学与工程、环保、生物医学、高新装备、航空航天等科研、军事、工程领域的发展关系更为紧密。近年来,在大科学工程、高新装备等的需求推动下,特种电源技术研究综合应用电工、电子、材料和计算机技术等多个学科的科技成果取得显著技术进步,研发投入和产业规模迅速增长。本文结合流体物理研究所特种电源研究成果,对特种电源近年来的研究进展作简要分析。     

磁通压缩发电机——军用高功率脉冲电源

目前,正在研究的新概念武器主要有定向能(强激光、高功率电磁脉冲、粒子束)武器和电发射动能武器两大类等。除了使用有毒气体的化学激光武器之外,上述新概念武器都需要脉冲功率电源(PulsedPower Supply,PPS)激励或驱动。军用PPS除具有普通电源的脉冲高功率和巨大能量外,还要求有系统独立性和轻便性。独立性是指不依赖于其他(如民用电网)系统,轻便性则要求其体积和重量符合军用运载工具的要求。而磁通压缩发电机(Magnetic Flux Com-pression Generator,MFCG)是一种已初步用于军事并逐步拓展应用领域的脉冲功率电源。一、MFCG概念和…     

电源输出功率的研究

电源输出功率是指在外电路上消耗的功率．包括电源在内的闭合电路,涉及到电源电动势、电源内电阻、路端电压、电路电流、外电阻以及电功率等物理量．在这些物理量中,除电源电动势和电源内电阻由电源本身决定外,其余各量都随外电阻的变化而变化．电源的输出功率随外电阻如何变化呢？本文将从理论和实验两个方面进行讨论．     

基于数据驱动的卫星锂离子电池寿命预测方法

锂离子电池由于具有工作电压高、体积小、质量轻、比能量高、寿命长和自放电率小等优点,成为 替代传统镍氢、镍镉电池的第三代航天器用储能电源。寿命预测是锂离子电池健康管理的重要方面,是掌 握电源衰退的重要手段。锂离子电池剩余使用寿命预测问题已成为电子系统健康管理领域的研究热点和具 有挑战性的问题之一。本文基于NASA埃姆斯中心的锂离子电池地面试验采集数据,首先分析了3种类型 的锂离子电池预测方法,之后重点研究了几种有效的数据驱动的锂离子电池寿命预测方法,并对各种预测 方法的效果进行了评价。实验结果表明,本文提出的方法能够有效的用于基于数据驱动的锂离子电池寿命 预测中,具有较强的工程应用价值。     

BEPCⅡ磁铁电源控制系统

BEPCⅡ约有460台磁铁电源分布在储存环和输运线上. 绝大部分电源要求万分之一的控制精度和稳定度, 只有二极磁铁电源要求十万分之五的控制精度和稳定度. 所有电源均采用SNS电源控制器PSC/PSI进行控制. 在将PSC/PSI用于BEPCⅡ磁铁电源的控制之前, 搭建了PSC/PSI控制样机, 对电源工程样机进行了开关机、升降电流的控制, 并对PSI的DAC/ADC控制精度和稳定度进行测量, 结果证明其控制精度和稳定度均满足要求. 采用PSC/PSI的优点是控制硬件相同, 软件相同, 系统集成简单, 便于安装. 从而缩短控制系统研发周期, 节约人力资源. 介绍了BEPCⅡ储存环和输运线磁铁电源PSC/PSI控制系统体系结构和功能、电源控制软件的开发以及所取得的阶段性进展.     

以碳粉为负极材料制备锂离子电池及电池性能测试

在能量存储技术中,锂离子电池是高能量密度的电化学电源.以碳为负极材料,涂膜制备了负极片,以锂片为正极片制备了CR2016锂离子电池,并对其性能进行了测试,分析了碳粉为锂电负极材料的特性.     

CSNS RCS注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源设计

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)是一台高束流功率质子加速器,RCS注入系统是将直线加速器预加速的负氢离子束流通过剥离的方式注入到RCS环中,注入系统采用凸轨方案和相空间涂抹技术并要求涂抹凸轨磁铁脉冲电源输出脉冲电流的下降沿能够被程序控制,电源采用IGBT.功率放大的方式产生脉冲电流,用程序控制电源的给定波形,通过电源反馈控制系统,使电源的输出波形跟随电源的给定波形,达到控制电源输出脉冲电流下降沿的目的.电源输出脉冲电流的跟踪误差是涂抹凸轨磁铁脉冲电源的重要指标,为了满足跟踪误差小于2%的指标,要求IGBT、拓扑频率大干400kHz.IGBT拓扑采用IGBT H桥串并联错相工作的方式达到分压、分流和提高频率的作用.高功率、高频率、快速的响应时间和最佳的反馈控制策略是涂抹凸轨磁铁脉冲电源具有良好性能的关键.     

CSNS RCS注入涂抹凸轨磁铁脉冲电源设计

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)是一台高束流功率质子加速器, RCS注入系统是将直线加速器预加速的负氢离子束流通过剥离的方式注入到RCS环中, 注入系统采用凸轨方案和相空间涂抹技术并要求涂抹凸轨磁铁脉冲电源输出脉冲电流的下降沿能够被程序控制, 电源采用IGBT功率放大的方式产生脉冲电流, 用程序控制电源的给定波形, 通过电源反馈控制系统, 使电源的输出波形跟随电源的给定波形, 达到控制电源输出脉冲电流下降沿的目的. 电源输出脉冲电流的跟踪误差是涂抹凸轨磁铁脉冲电源的重要指标, 为了满足跟踪误差小于2%的指标, 要求IGBT拓扑频率大于400kHz. IGBT拓扑采用IGBTH桥串并联错相工作的方式达到分压、分流和提高频率的作用. 高功率、高频率、快速的响应时间和最佳的反馈控制策略是涂抹凸轨磁铁脉冲电源具有良好性能的关键.     

束流轨道快校正磁铁电源研究进展

快校正磁铁电源能够对束流轨道的偏离进行快速校正,提升同步辐射光源运行的可靠性。随着第四代衍射极限储存环(DLSR)光源品质的进一步提高,为了保证束流轨道的稳定性,快速轨道反馈(FOFB)系统对校正磁铁电源的性能也提出了更高的要求。针对先进同步辐射光源FOFB系统对快校正磁铁电源的需求,将目前国内外第四代同步辐射光源束流轨道快速校正磁铁电源的研究成果分为线性电源和开关电源两类,对各方案的拓扑结构、控制策略以及性能参数的特点等进行了简要对比分析,可以看出目前国内外正在研制的快校正磁铁电源响应带宽基本可以达到5 kHz甚至10 kHz水平,线性电源的低纹波噪声特性具备应用优势但需要关注效率低的问题;开关电源方案具有高效、模块化等特点,如果可以有效解决纹波噪声问题,将会更广泛地应用在快校正磁铁电源的设计中。     

高压重频充电电源控制系统的设计

针对激光器电源的应用环境,设计了基于DSP的电源控制系统,使电源具备输出电压0~30 kV可调,重复频率1~100 Hz可调,并提供了远程计算机控制和本地液晶键盘控制两种控制方式。设计了过压、过流、过热、超时等多重保护电路和电源的外触发控制接口。对激光器电源控制系统进行相应的电磁兼容设计,并使用光纤控制及反馈系统,有效地增强了电源控制系统的抗干扰性能。将该电源用于激光器的发光试验,通过调节激光器电源的各种控制参数,可以使激光器的出光强度、出光功率、出光时间等得到调节,从而为各种研究工作提供便利。实验结果表明在进行激光器发光实验时,该电源能够输出幅值稳定、频率符合要求的重频脉冲高压,最高输出电压可达到30 kV,充放电频率可达到100 Hz。     

SECRAL超导磁铁电源控制

超导离子源(SECRAL)的超导磁铁电源的控制非常重要。为防止超导磁铁的失超,需要对超导磁铁电源采用恰当的策略进行控制。在SECRAL系统中,4台电源分别为4个超导线圈独立供电,供电的电流大小不同,电流上升和下降的速率也不同。4个线圈的电流不平衡,将导致整个超导磁铁失超,所以超导线圈的电流上升和下降过程必须协同完成。为了提升磁铁电源的安全性和稳定性,设计并实现了一个远程控制系统。在硬件方面使用串口通讯服务器实现TCP/IP网络通讯与RS232串行通讯间的协议转换。软件使用VC++直接对串口编程完成。该系统能够自动完成4台电源的同步操作,简化了超导离子源SECRAL的调试过程,提高了操作过程中的安全性。     

LD驱动电源远程控制的设计和实现

适应现场设备的互联、远程控制及信息集成的要求，在一种高重频、高功率的LD驱动电源的研制中，设计了一种基于Client／Server架构的LD驱动电源远程控制模块，通过串口数据流与TCP／IP以太网的传输，实现了单片机系统的以太网接入。可以通过以太网对LD驱动电源进行远程控制、监测和管理，满足了设备的网络化、系统集成化要求。     

国产数字化电源控制器在SSRF直线电源上的应用

该国产数字化电源控制器采用先进的DSF和FPGA作为控制核心,采用了高精度的ADC作为数据采集单元,并且将模拟量和数字量进行有效的隔离,设计了较为先进的PID控制算法.控制器由DSP和ADC两块控制卡组?嵌入电源,和电源有机地融成一体.控制器通过光纤与远程IOC进行实时通讯,通过本地PC机串行口可灵活调节电源回路参数,具有高稳定性和高重复性等优点.迄今为止该控制器作为进口瑞士PSI控制卡的替换产品,主要应用在SSRF的静态的中小功率开关电源上(100ppm下),各项指标均能满足使用要求.与进口控制器相比,该控制器有较高的性价比.     

双同步坐标系锁相环在AC-LINK充电电源中的应用

为提高电源在电网非理想输入情况下工作的适应性,采用解耦双同步坐标系下的三相锁相环,能够获取电网电压的相位与频率信息,并通过FIR滤波环节提取输入线电压的基波幅值,及时准确地为电源提供控制参数。建立了Matlab/Simulink仿真模型,在三相输入不平衡、频率变化、电压畸变等情况下进行仿真,并基于DSP2812芯片编写了控制程序进行测试。仿真与实验结果表明:在各种电网输入情况下,该方法都能够准确提取输入线电压的幅度、相位以及频率信息,为电源的良好运行提供保障。     

国产数字化电源控制器在SSRF直线电源上的应用

该国产数字化电源控制器采用先进的DSP和FPGA作为控制核心, 采用了高精度的ADC作为数据采集单元, 并且将模拟量和数字量进行有效的隔离, 设计了较为先进的PID控制算法. 控制器由DSP和ADC两块控制卡组成, 嵌入电源, 和电源有机地融成一体. 控制器通过光纤与远程IOC进行实时通讯, 通过本地PC机串行口可灵活调节电源回路参数, 具有高稳定性和高重复性等优点. 迄今为止该控制器作为进口瑞士PSI控制卡的替换产品, 主要应用在SSRF的静态的中小功率开关电源上(100ppm以下), 各项指标均能满足使用要求. 与进口控制器相比, 该控制器有较高的性价比.     

高精度超导磁体电源

本文论述了如何研制高精度超导磁体电源.并从原理上对这种电源的稳定性、稳压和稳流间的自动转换以及失超保护等进行了分析,提出了提高电源稳定性的措施.     

小型低成本CW激光电源

将模拟组件系统设计成低成本CW激光电源,可满足适于医疗和工业应用的小型台式电源的要求。 892型可作为组件或作为完整的安装在支架上的48.26cm(19英寸)外壳。1892-5型/电源组件工作电压为115V或220V,能给闪光灯提供一高达2kW平稳电流输出。用一个冷却     

辐射伏特效应同位素电池研究进展

微机电系统（MEMS）正在受到越来越多的关注，但是缺少合适的机载电源使其应用被大大限制，成为制约其发展的瓶颈，因此开发一种小体积，高能量密度，长使用寿命的优质新型电源迫在眉睫。近年来，辐射伏特效应同位素电池的研究在国内外广泛开展，它是利用半导体结型器件的特殊性质，以放射性同位素作为驱动源，将衰变能转换为电能。这种电池具有理论转换效率高、使用寿命长、免维护、抗干扰性强等优点加之放射性同位素具有很大的能量密度，可以使电池（微）小型化和轻质（量）化；其主要结构一换能单元是半导体器件，因此很容易与MEMS一体化。这些特点使它成为可应用于MEMS的合适备选机载电源之一。     

特种电源专辑出版前言

<正>特种电源是为满足科研、工程等领域特殊负载或特殊应用需求设计研发的电源。特种电源技术研究是电源技术研究领域中与应用目标耦合度较高的一个研究方向,由于应用目标的多样性,使得其技术研究工作富有创新活力,也使其对相关学科的新技术较为敏感。上个世纪中叶,