一种低电感场畸变型短路开关

在电容器放电的核聚变装置上,为使负载电感中能产生单极性的脉冲电流,常在负载电感旁并接一个短路开关[1,2].对这种短路开关的要求见文献[3].1.开关结构 我们研制的短路开关的结构如图1所示.该开关的主要特点如下: (1)导电部分结构非常紧凑,从而使开关的电感很低,可达20nH左右. (2)采用场畸变型间隙作开关间隙,动作性能较好.这种开关既可作短路开关(当上下间隙距离的比值近似等于1时),也可作主放电开关(当上下间隙距离的比值大于1时). (3)开关内充绝缘气体,们节气压即可改变其耐压性能。同时,由于开关上设有进出气孔,内部气体可经常更换,因…     

把单相交流电变换为三相四线制三相电源

一、基本电路图1所示为把单相交流电变换为三相四线制三相电源的线路图.该电源只有接三相对称电阻性负载，且电感与电容为理想元件时，才能输出三相对称电压和电流，这是与常用三相图1对称电源的不同之处.图1中变压器的原边电压为220V，副边为有中间抽头且两段电压比为1：2的次级绕组（或顺接的两个电压比为1：2的次级统组）.电感L为直流电阻很小的铁芯线圈，电容C为交流电容器.各元件有关参数由负载电阻的大小和所耗功率决定.二、工作原理该三相电源是由单相交流电经电容和电感移相形成的，其基本原理可由图2的位形图说明.图2在图1电路中…     

一 种 新 的 倍 压 回 路

理论和实验均表明,快磁压缩等离子体的离子温度,随着等离子体柱的角向电场强度Eθ增加而增加,而Eθ又正比于感生此场强的放电线圈两端的电压.为了提高Eθ,可以采用倍压放电技术,将放电线圈两端的电压倍增.本文提出了一种新的倍压回路.一、倍压回路的基本原理及其短路性能1.基本原理:本回路的基本形式如图1(a)所示.其中Gs为起动开关,Gc为低气压间隙去耦式短路开关,负载为原GBH-1的主场线圈,电感为L1,传输电缆共六根,每根长为15m,分为两组.图1(b)为该倍压回路的等效回路,其中R1为负载线圈的电阻,Rc和Lc分别为短路开关的电阻和电感,R2和L…     

3D多孔FeC_2O_4/石墨烯电极用于高性能25 V水系非对称超级电容器（英文）

本文制备的三维多孔结构FeC_2O_4/石墨烯复合材料,在不添加粘结剂时可作为超级电容器电极.复合材料由大孔石墨烯和微介孔FeC_2O_4组成.通常,水分解电压为1.23 V,对于以水系为电解液的不对称超级电容器,电压窗口限制为2V.当以FeC_2O_4/rGO水凝胶作为负极,以纯rGO水凝胶作为正极时,在KOH(1.0mol/L)电解质中不对称超级电容器电压窗为1.7 V,在中性Na_2SO_4(1.0 mol/L)电解质中可达到2.5 V,相应地,组装的非对称电容器性能优异,能量密度为59.7 Wh/kg.通过将具有微介孔结构的金属氧化物与石墨烯相结合,制备在不添加导电剂和粘合剂时直接用于组装不对称超级电容器的电极材料.     

紧凑型重复频率快前沿Marx发生器研究北大核心CSCD

设计一种紧凑型重复频率快前沿Marx发生器,采用3.3nF陶瓷电容器作为储能电容,螺旋形空芯电感作为充电电感,通过各级气体火花开关迅速放电在负载上建立了陡化前沿的输出电压波形。将电容器、气体开关、充电及隔离电感设计为同轴一体化结构,整个Marx发生器放置在一个密封的金属圆筒内,通过充氮气或者六氟化硫气体来绝缘。在考虑开关电极分散电容、回路电感等因素基础上,利用自击穿火花开关模型建立了等效放电电路模型,并利用PSpice电路模拟软件进行了数值模拟。在理论分析的基础上,通过优化电路结构,完成了12级Marx发生器的设计与研制。在50Ω电阻负载上获得了电压150kV、脉宽30ns、上升时间10ns的脉冲波形,Marx发生器可60Hz重复频率运行,与模拟结果基本一致。     

脉冲成形网络参数对轨道型电磁驱动系统效率的影响

针对分布馈电式(DES)轨道型电磁驱动系统,建立了基于PSpice的电路模型;采用最常见的电容储能方式构成脉冲成形网络(PFN);负载模型充分考虑电枢运动时的滑动摩擦,以及导轨电感、电阻等非线性因素。由仿真结果得到的电流值可以计算出电枢所承受的电磁力,从而得到电枢的加速度、速度,以及动能。分别选取不同电容器组的电容量或初始电压,脉冲成形电感器的电感量,主放电开关的闭合时间间隔,以及PFN模块参数(包括模块的数量、结构等),进行仿真分析,得出在各种参数下的系统效率,并加以比较,确定了几种可以有效提高轨道型电磁驱动系统效率的方法或者最优化的参数。仿真结果表明:在电枢质量与加速距离不变的条件下,电容器组的电容量或初始电压越高,电枢初速度越大,而系统效率随着电压的升高先增大后减小;脉冲成形电感器的电感量越大,电感器中的剩余能量越大,系统效率越低;主放电开关的闭合时间间隔越短,系统的效率越高;在初始能量一定的前提下,电源的模块数越多,电枢的出膛速度越大,系统效率也越高,可以通过采用多组小电容值的电容,来提高系统的效率;优化的PFN模块参数设计能够提高系统的效率。     

重复频率脉冲电容器寿命测试平台

通过建立脉冲重复频率寿命测试平台研究ms级脉冲放电领域的脉冲电容器的寿命特性。平台采用的输出功率为30kW重复频率充电机,其输出电压0~12kV;脉冲放电回路采用晶闸管作为开关,最高重复频率为100Hz;负载采用电阻和电感调节回路波形。通过该测试平台可以研究各个阶段的经历时间和重复频率对电容器寿命特性的影响以及重复频率工况下脉冲电容器的失效机制。     

3kW射频板条CO_2激光器多电极放电均匀性与阻抗匹配性

针对3kW大功率射频板条CO_2激光器的多组电极放电均匀性与阻抗匹配性问题,采用麦克斯韦时域差分法构建了多组电极下的放电模型,获得了最佳放电均压效果的均压电感值。以放电区等效阻抗值为基础结合均压电感值得到极板放电的总负载阻抗值。利用总负载阻抗值并通过Smith圆图获得与之对应的匹配网络阻抗参数,使总负载阻抗与匹配网络阻抗之和为纯电阻50Ω,实现射频输入功率的完全馈入。实际测得当放电均匀与阻抗匹配时驻波比为1.18。研究结果表明,在时域差分法模型中增加匹配的均压电感后,极板整体放电均匀性波动从之前的15%降低到2.8%,且每组电极的放电均匀性差异控制在0.3%以内。放电实验表明,在放电均匀且阻抗匹配情况下,对应激光器输出功率为3.1kW,且在2h内波动可稳定在±1%以内。     

一种电流型超导储能脉冲变压器的放电模式

本文针对高温超导电感储能脉冲变压器(HTSPPT)提出了一种振荡放电模式.该模式中HTSPPT的原边绕组电感与电容器组成振荡回路,放电时原边电流通过该振荡回路使电流变化量增加,使得副边绕组感应出更大的电流脉冲.在放电过程中,电容器作为能量转换器件可实现开关的零电压关断,避免了断路开关出现过电压的问题.本文对振荡放电模式的工作原理进行了理论分析,利用一个小型HTSPPT搭建了小型实验系统,成功实现了从电流100A到3.78kA的放大,证明了的该放电模式的可行性.     

等离子体喷射轴心铝丝的磁流体动力学模拟

使用自编的一维双区MHD程序对POW构型从铝衬套汽化形成等离子体然后在电流的箍缩作用下箍缩到轴心铝丝(或铝等离子体)上并对其进行压缩的整个箍缩过程进行了计算。装置参数使用LANLPegasusl装置参数。即电压V=88．0kV，电容C=216UF，电阻R=0．30mΩ，总电感L=36nH，电容器总储能为1MJ。     

3D多孔FeC2O4/石墨烯电极用于高性能2.5 V水系非对称超级电容器

本文制备的三维多孔结构FeC₂O₄/石墨烯复合材料,在不添加粘结剂时可作为超级电容器电极. 复合材料由大孔石墨烯和微介孔FeC₂O₄组成. 通常,水分解电压为1.23 V,对于以水系为电解液的不对称超级电容器,电压窗口限制为2 V. 当以FeC₂O₄/rGO水凝胶作为负极,以纯rGO水凝胶作为正极时,在KOH(1.0 mol/L)电解质中不对称超级电容器电压窗为1.7 V,在中性Na₂SO₄(1.0 mol/L)电解质中可达到2.5 V,相应地,组装的非对称电容器性能优异,能量密度为59.7 Wh/kg. 通过将具有微介孔结构的金属氧化物与石墨烯相结合,制备在不添加导电剂和粘合剂时直接用于组装不对称超级电容器的电极材料.     

超薄发光层结构的荧光型白光有机发光器件

使用蓝、绿、红超薄发光层结构来制备荧光型非掺杂白光器件,其器件结构为ITO/MoO3(5 nm)/TCTA(40 nm)/C545T(1 nm)/TCTA(2 nm)/BePP2(1 nm)/Bphen(2 nm)/DCJTB(1 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(1nm)/Al(1 000 nm).白光器件的最大发光亮度和电流效率分别为16 154.73 cd/m2和11.58 cd/A.在电压为7V时,器件的色坐标为(0.322 2,0.335 1),而且色坐标在大的电压变化范围内的变化值仅为(0.017 4,0.002 9).与掺杂结构的白光器件相比,超薄发光层结构的白光器件拥有高的电流效率和稳定的电致发光光谱,原因是超薄发光层结构的载流子捕获效应能使激子有效限制在复合区域内.     

光电效应实验中阳极光电流的测量

分析了光电效应实验中阳极光电流和阴极光电流的形成机理.探索了二者之间的关系.阳极光电流值的K倍与阴极光电流值关于原点对称,因此当K足够大时,用电压大于0时的实测电流值代替阴极光电流值,可以求得电压小于0时的阳极光电流值.     

低电感大电流长寿命同轴型电容器

 介绍了一种应用于高功率脉冲源的低电感、高通流能力、长寿命的同轴型电容器。通过理论计算,综合考虑电容器的工作电压、电感、通流能力、与开关的连接方式等,确定了电容器的芯子结构、绝缘子结构及电极结构。通过设计实验线路,测试了电容器的电压、电感、通流能力、寿命等参数。实验结果表明：电容器电容量1.5 μF,工作电压100 kV,工作电流250 kA,峰值电流大于300 kA,电容器电感小于20 nH,储能密度205 J/L,工作寿命大于6 000次。     

MV级近方波Marx发生器的设计

分析了Marx发生器与正弦振荡回路组合直接输出方波脉冲的近方波Marx发生器理论,并设计了一个该类型的方波发生器装置.其中,Marx发生器由16个充电电压为100 kV、容值为40 nF的电容器组成,采用正负充电的S型超前触发回路,正弦振荡回路由5个与Marx发生器同类型的电容器和1个0.5 μH的电感组成.通过Spice模拟,在负载为100 Ω时,输出脉冲电压为1.1 MV,脉宽约300 ns.提出了利用Marx发生器触发LC回路的方法,以解决Marx与LC回路的同步触发问题,使输出电压能够有效叠加.     

光电混合点火单元实验和安全性改进

基于串联光电池阵列和半导体桥(SCB)点火器的组合运用设计了光电混合点火实验装置(图1)：光电池阵列(PV-array)将二极管激光器(LD)发射的准连续波激光转换成电能并存储在电容器(6．8μF／125V)中，示波器通道3(CH3)用于监测电容器充电，当充电电压达到最大值(大于50V）时，闭合触点开关K，触发MOS功率场效应管(IRF540)闭合，电容器快速放电，驱动SCB点火。示波器通道1(CH1)用于采样放电回路电流，     

蓄电池供电的级联型爆磁压缩发生器实验研究

 一种由蓄电池作为初始能源的紧凑型螺线管爆磁压缩发生器由两级构成,其中第一级作为能量放大器,第二级通过磁通耦合对第一级输出的脉冲进行陡化以驱动较大的电感负载。初始能源由蓄电池、高压逆变器及储能电容器（220μF, 6 kV）构成。在爆磁压缩发生器运行以前,用5 min给储能电容器充上6 kV的电压。实验证明4 Ah的铅酸蓄电池可以通过高压逆变系统给220 μF的电容器充电超过五次以上,此时电池的电压仍然高于11 V。由此可见,以蓄电池加高压逆变器和储能电容器作为其初始能源,能够满足体积小、稳定提供较大的初始能量的能力。同时利用级联型爆磁压缩发生器,能够在较小的体积和重量的情况下驱动较大的电感负载(4μH),实现输出电流120kA,电流的上升时间为15 μs的预期目标。     

240 kJ模块化能库型脉冲放电电源研制北大核心CSCD

空间等离子体环境模拟与研究装置用于在地面模拟空间磁场和等离子体环境,需要在3.5μH电感、0.8 mΩ电阻的环向场线圈负载上产生前沿130μs、降流时间不大于1600μs、峰值260 kA的脉冲电流,因此设计了一套模块化的电容器型放电电源。针对相对较小电感的负载,根据设计要求的放电波形和开关组件通流能力,考虑负载短路故障的情形,给出了保护电感、优化的模块数量等回路参数计算方法。进一步采用传输电缆作为能量传输,同时将电缆寄生电感作为保护电感的方案,研制了一套由4个模块组成的放电电源。研究结果表明,本文给出的电路理论计算结果与设计要求一致,放电试验进一步证明电源设计满足设计放电波形要求。     

陡化前沿Marx发生器的设计与初步实验

 设计了10级同轴结构的陡化前沿Marx发生器,实现了电容储能型脉冲功率调制系统的小型化。该系统采用3 nF低电感电容器作为储能电容,采用固体电阻作为充电电阻,通过各级短间隙气体火花开关迅速放电及级间紫外光耦合在50 Ω负载上建立了陡化前沿的输出电压波形。在考虑开关电极分散电容、等效传输线效应及回路电感等因素基础上,利用自击穿火花开关模型建立了等效放电电路模型,并利用PSpice电路模拟软件进行了数值模拟。根据数值模拟结果设计加工了10级陡化前沿的Marx发生器实验装置,在较低充电电压下（7 kV与11 kV）,得到了初步实验结果,输出电压波形大致为方波,相对于传统Marx发生器输出前沿缓慢的三角波有较大改善,半高宽为40~50 ns,前沿时间为十几ns,幅值约为41 kV和57.5 kV,实验结果与模拟结果基本一致。     

重复频率电容器寿命测试平台

研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台,采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线,可在2.5nF负载电容器上得到超过100kV的高压,短路放电采用可控火花开关,最大放电电流约7kA,最高重复频率为50Hz,输出电压和重复频率都可调节,可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行,可自动记录工作次数,方便统计电容器寿命。