4.8 MJ脉宽调制型励磁电源设计

利用脉宽调制技术,设计了一台为高功率微波源提供导引磁场的脉宽调制型励磁电源,它可在励磁线圈中产生一定持续时间的准稳态强磁场。励磁电源的储能部分采用容量15 F、最高充电电压800 V的储能密度较高的超级电容器,最大储能为4.8 MJ,内阻小于0.25 Ω。在储能电容充电645 V的情况下,对电感约为60 mH、电阻约0.40 Ω的励磁线圈进行了励磁实验,获得了持续时间为1.9 s、幅值为900 A准稳态电流,电流波动幅度为5%,对应线圈中的最大轴向磁场为2.2 T。实验结果与理论计算基本一致,表明所研制的励磁电源达到了设计要求。     

电容放电式脉冲励磁电源研究

针对大型直线感应加速器单次工作的特点,研制了一种电容放电式脉冲励磁电源。该电源利用电容器的储能特性,取代常规电源的变压整流滤波部分,先对其以小电流恒流充电,然后再以大电流恒流放电来获得直线感应加速器励磁电流。对这种电源进行了理论分析和模拟计算,模拟结果与实验结果基本一致。实验结果表明：这种电源能够脉冲工作,同时输入功率大幅度降低,在输出电流500 A,持续时间0.3 s时,输入功率400 W,输出功率25 kW,电流稳定度0.2%, 谐波小, 电流纹波小,所用电容器100块左右(33 mF),经济上也可承受,是一种非常适合直线感应加速器的励磁电源。     

电容放电式脉冲励磁电源研究

 针对大型直线感应加速器单次工作的特点,研制了一种电容放电式脉冲励磁电源。该电源利用电容器的储能特性,取代常规电源的变压整流滤波部分,先对其以小电流恒流充电,然后再以大电流恒流放电来获得直线感应加速器励磁电流。对这种电源进行了理论分析和模拟计算,模拟结果与实验结果基本一致。实验结果表明：这种电源能够脉冲工作,同时输入功率大幅度降低,在输出电流500 A,持续时间0.3 s时,输入功率400 W,输出功率25 kW,电流稳定度0.2%, 谐波小, 电流纹波小,所用电容器100块左右(33 mF),经济上也可承受,是一种非常适合直线感应加速器的励磁电源。     

L波段同轴相对论返波振荡器导引磁场设计

设计了一个用于为L波段同轴相对论返波振荡器提供导引磁场的双线绕制、分段磁场线圈系统。根据粒子模拟中对磁场的要求和实验室已有的条件来确定磁场的各参数,通过数学软件Mathcad和全电磁粒子模拟程序Karat对设计出的轴向磁场位形进行验证。采用基于Hall效应的Tesla计对加工好的磁场线圈产生轴向磁场空间分布进行了测量,同时利用电子束轰击尼龙靶来考察电子束被导引的效果。利用绕制好的磁场线圈开展了初步实验研究,在二极管电压655kV,电子束流为10.4kA,导引磁场0.7T的条件下,输出微波峰值功率约为864MW,微波波形半高宽为23ns,功率转换效率约为12.7%,频率1.61GHz。     

L波段同轴相对论返波振荡器导引磁场设计

设计了一个用于为L波段同轴相对论返波振荡器提供导引磁场的双线绕制、分段磁场线圈系统。根据粒子模拟中对磁场的要求和实验室已有的条件来确定磁场的各参数,通过数学软件Mathcad和全电磁粒子模拟程序Karat对设计出的轴向磁场位形进行验证。采用基于Hall效应的Tesla计对加工好的磁场线圈产生轴向磁场空间分布进行了测量,同时利用电子束轰击尼龙靶来考察电子束被导引的效果。利用绕制好的磁场线圈开展了初步实验研究,在二极管电压655 kV,电子束流为10.4 kA,导引磁场0.7 T的条件下,输出微波峰值功率约为864 MW,微波波形半高宽为23 ns,功率转换效率约为12.7%,频率1.61 GHz。     

基于LabVIEW的高功率微波驱动源监控系统

针对高功率微波源对前级驱动电源的计算机自动控制要求,设计了一套1 200 kV高功率微波驱动电源监控系统。系统采用多功能数据采集卡控制大功率调压器产生连续可调的工频电压,再经过环氧高压变压器和整流硅堆等转换为直流高压,对储能电容进行充电控制;采用高速数据输入输出卡控制触发系统按时序进行工作;监测计算机通过RS-485串口方式对直流高压、闸流管阳极电压、闸流管对地电流等进行实时状态监测;控制主机通过以太网与中央控制计算机实现通讯,可以单独控制电源工作,也可以通过中央计算机统一协调工作;采用LabVIEW作为软件开发平台,利用图形控件完成整个电源系统的控制监测等功能的设计;为了解决因电磁干扰强而引起的地电位抬高、高压采集不正常等问题,系统的软硬件都融入了可靠性设计。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,实时性强,界面友好,操作简单,具有良好的可扩展性和移植性。     

基于LabVIEW的高功率微波驱动源监控系统

针对高功率微波源对前级驱动电源的计算机自动控制要求,设计了一套1 200 kV高功率微波驱动电源监控系统。系统采用多功能数据采集卡控制大功率调压器产生连续可调的工频电压,再经过环氧高压变压器和整流硅堆等转换为直流高压,对储能电容进行充电控制;采用高速数据输入输出卡控制触发系统按时序进行工作;监测计算机通过RS-485串口方式对直流高压、闸流管阳极电压、闸流管对地电流等进行实时状态监测;控制主机通过以太网与中央控制计算机实现通讯,可以单独控制电源工作,也可以通过中央计算机统一协调工作;采用LabVIEW作为软件开发平台,利用图形控件完成整个电源系统的控制监测等功能的设计;为了解决因电磁干扰强而引起的地电位抬高、高压采集不正常等问题,系统的软硬件都融入了可靠性设计。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,实时性强,界面友好,操作简单,具有良好的可扩展性和移植性。     

重频直线变压器长脉冲高功率微波驱动源研究

阐述了长脉冲高功率微波驱动源模块化的实现思想,分析了快直线变压器的铁磁损耗与激磁电流之间的关系,研究了系统输出波形畸变的主要因素,并通过工程实验取得了功率为数GW、重复频率为数十Hz、脉冲前沿约40ns的长脉冲电子束流输出,从而为重复频率长脉冲模块化高功率微波驱动源的研制提供了新思路.     

恒流源磁场的设计

在高功率微波源中常采用恒流源磁场来约束电子束流的横向运动，引导电子束流在漂移区和束波互作用区传输。整个恒流源磁场系统主要由大功率直流稳流电源、螺线管线圈两部分组成。     

600 kV直线变压器驱动源的设计与模拟

基于对125 kV直线型脉冲变压器驱动源（LTD）模块的实验研究,设计了脉冲形成线为Blumlein结构的150 kV LTD模块,并在此基础上设计了输出电压600 kV、四级模块串联运行的LTD装置。根据理论计算的结果选择了LTD次级线圈的尺寸,通过电路和3维模拟,分析了不同输入方式对输出脉冲波形的影响,结果表明：左端输入方式输出脉冲波形好于右端输入方式;与单边输入方式相比,双边对称输入方式得到的载脉冲波形的前沿更好。根据600 kV LTD装置的设计参数进行了电路模拟,在40 Ω匹配负载上得到的输出脉冲波形前沿（10%～90%）约30 ns、平顶约110 ns、后沿约30 ns、幅值约600 kV,满足绝缘耐压要求。     

一种适用于PWM驱动的滤波方法北大核心CSCD

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)驱动是现有伺服控制系统的关键构成,因此在直流电机前端对脉宽信号进行差模滤波与共模滤波尤为重要。以某光电惯性稳定平台WSA38M功放模块为标的搭建滤波电路,分析PWM驱动开关频率导致电机发热和产生电磁耦合干扰的原因,运用公式计算LC滤波电路的电气参数,并进行优化仿真。测试和电磁兼容实验结果表明:优化后的电路性能优良,尤其是在22 kHz~53 kHz频段对系统干扰较小,容易满足整体指标要求,为控制系统设计提供了可靠的依据。     

基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机控制仿真

随着船舶吊舱技术以及永磁电机及其控制技术的发展,永磁同步电动机开始迅速应用于船舶吊舱电力推进系统中。针对船用电机的转速和转矩在过渡过程中波动很大的现象,引入了空间矢量脉宽调制方案,结合永磁同步电机数学模型及船桨模型,搭建了基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机仿真模型。仿真结果表明空间矢量脉宽调制方式可有效减小转矩的脉动,电机推进系统有良好的动态响应效果。为船舶电力推进系统的研究提供了新的思路。     

CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的脉冲宽度效应理论模型

从基本半导体物理出发,通过求解载流子连续性方程,建立了能够定量描述引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值与脉冲宽度关系的解析理论模型。通过与仿真结果以及文献中实验数据的对比,验证了该理论模型的正确性。该理论模型表明,引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值首先随着脉冲宽度增加逐渐降低,但是存在一个明显拐点区域,当脉冲宽度超过该区域之后,引起闩锁效应的功率阈值变化不甚明显。     

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。     

简易自相关仪对飞秒激光脉冲宽度的测量

用自制的简易自相关仪测量了飞秒的光脉冲宽度,测量结果与理论结果基本一致,并在此基础上分析了一些实验中的光学器件对飞秒激光脉冲宽度的影响.     

Comparison of performance between bipolar and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation in a digitally controlled H-bridge inverter system

By deriving the discrete-time models of a digitally controlled H-bridge inverter system modulated by bipolar sinu- soidal pulse width modulation （BSPWM） and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation （UDFSPWM） respectively, the performances of the two modulation strategies are analyzed in detail. The circuit parameters, used in this paper, are fixed. When the systems, modulated by BSPWM and UDFSPWM, have the same switching frequency, the stabil- ity boundaries of the two systems are the same. However, when the equivalent switching frequencies of the two systems are the same, the BSPWM modulated system is more stable than the UDFSPWM modulated system. In addition, a convenient method of establishing the discrete-time model of piecewise smooth system is presented. Finally, the analytical results are confirmed by circuit simulations and experimental measurements.     

脉冲宽度法测电容及恒流源的选取

阐述了脉冲宽度法测电容的原理，给出了用运算放大器构成精密恒流源的2种电路，简要介绍了Uref的确定方法．     

碳纤维阴极对输出脉宽及能量的影响

在反射三极管实验平台上,通过浸渍碘化铯(CsI)碳纤维阴极与不锈钢阴极实验对比,研究了碳纤维阴极对虚阴极振荡器输出微波脉宽及能量的影响。实验得出碳纤维阴极虚阴极振荡器输出微波脉宽约200 ns,较不锈钢阴极虚阴极振荡器增加了30%;对输出微波脉宽面积近似积分,得出碳纤维阴极虚阴极振荡器与不锈钢阴极虚阴极振荡器的输出微波脉宽面积比值约为2.273,表明碳纤维阴极虚阴极振荡器输出微波能量是不锈钢阴极虚阴极振荡器的2倍左右。分析认为碳纤维阴极的材料特性及其综合发射机制导致阴阳极间等离子体膨胀速度及温度降低,延缓了阴阳极间隙的闭合,从而增加了输出微波脉宽,提高了微波输出能量。     

重复频率纳秒脉冲源程控脉冲发生器

介绍了一种可以完成脉宽、幅值、频率可调、十路脉冲输出且延时可调功能的程控脉冲发生器。硬件主要包括主电源和辅助电源、功率放大电路、控制系统处理器、数字键盘和液晶显示屏。该脉冲发生器输出脉冲宽度可在1~30 s间调节,脉冲幅值在1~15 V间调节,输出脉冲频率范围为1 Hz~30 kHz,十路脉冲输出中每路脉冲之间可以在0~1 ms范围内精确调节。该脉冲发生器可为多个脉冲源的并联运行提供延时触发,为多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关串联提供同步触发。