基于FPGA的高功率脉冲电源控制系统设计 被引量：1

1

作者 高梁 李贞晓 栗保明 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2014年第4期25-30,共6页

针对高功率脉冲电源对电热化学炮负载的特殊需求以及现有控制器的不足,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的Nios II嵌入式控制系统,从而有效调节脉冲电源的放电波形。采用自顶向下的模块化设计方法,通过VHDL语言设计了一种高性能控... 针对高功率脉冲电源对电热化学炮负载的特殊需求以及现有控制器的不足,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的Nios II嵌入式控制系统,从而有效调节脉冲电源的放电波形。采用自顶向下的模块化设计方法,通过VHDL语言设计了一种高性能控制器的IP核,并进行仿真验证。该控制系统能产生多路可调的脉冲触发信号,能较好地控制执行设备,其时序差可进行纳秒级调整,同时系统提升了可裁剪性、抗干扰能力和控制精度。仿真试验结果表明,系统工作可靠,精度得到提高,能够较好地满足系统在强电磁干扰下的运行要求。运用仪器仪表技术,简化了系统硬件组构,保证了系统控制的实时性,也为补偿脉冲发电机的测控提供了一种新方法。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 电热化学炮 FPGA 嵌入式

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高功率脉冲电源电压测试系统设计 被引量：4

2

作者 何巧 马游春 +1 位作者 马子光 刘鹏媛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第2期46-49,113,共5页

为了测试电磁发射过程中高功率脉冲电源的充、放电电压,设计了一种基于FPGA的高电压测试系统。系统使用P6015A高压探头将高电压转换成低电压信号,由A/D转换器实现模-数转换;FPGA芯片作为电路的主控单元,将数据编帧之后存储在大容量FLAS... 为了测试电磁发射过程中高功率脉冲电源的充、放电电压,设计了一种基于FPGA的高电压测试系统。系统使用P6015A高压探头将高电压转换成低电压信号,由A/D转换器实现模-数转换;FPGA芯片作为电路的主控单元,将数据编帧之后存储在大容量FLASH芯片中;最后经过USB接口芯片将采集到的数据上传到上位机显示分析;为确保试验人员安全,采集命令由串口数据收发软件通过无线收发模块进行远程控制。系统已应用于电磁发射试验中,实现对额定工作电压为7.6 kV的电容储能型脉冲电源充、放电电压信号的采集存储与数据分析。应用试验表明,系统具有测量准确度高、安全可靠性强等特点,还可用于其他领域的高电压信号采集。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 高电压 FPGA 测试系统 无线控制 数据采集

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高功率高储能脉冲电源中重频电感的设计与分析 被引量：1

3

作者 王燕 张钦 +1 位作者 林福昌 李化 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期158-164,共7页

针对高功率脉冲电源集成系统连续放电的需求,研制了一种用于该系统的重频水冷电感。水冷电感在系统中既调节电源的电流波形,又能起到隔离作用。该重频水冷电感耐压高、通流大、充电间隔周期6 s,可连续工作10次放电。针对连续放电的需求... 针对高功率脉冲电源集成系统连续放电的需求,研制了一种用于该系统的重频水冷电感。水冷电感在系统中既调节电源的电流波形,又能起到隔离作用。该重频水冷电感耐压高、通流大、充电间隔周期6 s,可连续工作10次放电。针对连续放电的需求,通过去离子循环水对重频电感进行降温。现以单模块能量334 kJ、电感量30μH、通流100 kA为例进行设计分析,建立重频水冷电感温度场仿真模型,通过ANSYS仿真软件对该电感内部温度瞬态特性进行分析。结果表明:水冷电感通过去离子水冷却效果好,电感每次工作后温度最高达到47℃,在下一个工作点到来之前电感温度又恢复到41℃;同时该电感在没有加循环水的情况下通过了112 kA的电动力考核。试验结果与理论分析吻合较好,重频水冷电感运行稳定,从而验证了理论分析和设计的正确性。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 重频水冷电感 温度场 连续放电

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新型高功率高重复频率脉冲电源研制 被引量：11

4

作者 许建军 常安碧 +2 位作者 夏世维 龚胜刚 邹光荣 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期43-44,53,共3页

介绍了一台适用于某强流电子束加速器的高功率、高重复频率脉冲电源,其基本电路采用三相半波整流构成直流电源,利用LRC直流谐振充电原理实现脉冲电源的重复频率运行。

关键词 高功率高重复频率脉冲电源 谐振充电电路 直流电源 电子束加速器系统

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间歇式HPEF的高压脉冲电源及其杀菌实验 被引量：11

5

作者 王仁丽 廖敏夫 +2 位作者 孔繁东 方婷 邹积岩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期82-85,共4页

高压脉冲电场非热处理应用到食品杀菌可代替传统的热处理方法灭活液体中的病菌,高强度电脉冲能迅速杀死细胞但并不破坏食品的自然风味如色泽和营养,为此研制了高功率脉冲电源,其输出最高电压15 kV,最大电流40 A。在详细介绍了高功率电... 高压脉冲电场非热处理应用到食品杀菌可代替传统的热处理方法灭活液体中的病菌,高强度电脉冲能迅速杀死细胞但并不破坏食品的自然风味如色泽和营养,为此研制了高功率脉冲电源,其输出最高电压15 kV,最大电流40 A。在详细介绍了高功率电力电子器件IGBT使用过程中的过流和过压保护等问题和在输出端串联无感小电阻来修正波形实现了输出波形更陡峭的良好效果后,进行了两种相对难杀的典型微生物(枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌)在间歇式处理室中的杀菌实验。结果表明,脉冲电场强度为13 kV/cm、脉冲宽度为15μs时,连续作用200个脉冲后,黑曲霉菌灭菌率能达99.64%,1000个脉冲后,所有的黑曲霉菌都被杀死;枯草芽孢杆菌相对难灭,在13kV/cm、15μs作用下灭菌率仅达87.08%;应在提高电场强度的同时避免放电,这对下一步的连续式杀菌实验有技术指导作用。 展开更多

关键词 高压脉冲电场 灭菌 非热 高功率脉冲电源 间歇式处理室

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变负载电阻脉冲成形网络放电的初步分析 被引量：5

6

作者 金涌 张亚舟 +1 位作者 李贞晓 栗保明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1121-1126,共6页

负载特性对脉冲成形网络的放电过程有直接影响,进而影响整个系统的发射效率。因此,建立了一个变负载电阻的脉冲成形网络放电计算模型,用于讨论回路的响应特性。并采用快速Fourier变换(FFT)方法探究了回路电流和负载电阻之间的内在关系... 负载特性对脉冲成形网络的放电过程有直接影响,进而影响整个系统的发射效率。因此,建立了一个变负载电阻的脉冲成形网络放电计算模型,用于讨论回路的响应特性。并采用快速Fourier变换(FFT)方法探究了回路电流和负载电阻之间的内在关系。结果表明,实验和模拟计算的回路电流和负载电阻在频谱上都集中在低频率段。负载电阻的变化主要对回路电流的FFT相位有明显的影响。相对峰值电流随着负载电阻频率的增加做阻尼振荡变化,而与负载电阻的幅值存在线性关系,对于负载电阻初始相位呈现出正弦变化。特别是在短脉冲放电(电感很小时)过程中,相对峰值电流与负载电阻的振幅和相位有相反的变化。负载电阻对峰值电流的影响大约有±2%。负载电阻的振幅对回路电流峰值的影响超过其相位和频率对回路电流峰值的影响。 展开更多

关键词 脉冲成形网络 高功率脉冲电源 电磁发射 电热化学发射 快速FOURIER变换 负载电阻

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改进型补偿脉冲发电机电流成形分析 被引量：3

7

作者 高梁 李贞晓 栗保明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1116-1120,共5页

补偿脉冲发电机集能量存储、机电能量转换、脉冲成形于一体,被认为是电炮武器系统的首选高功率脉冲电源。在传统补偿脉冲发电机结构基础上,以能产生较宽平顶波的选择被动式补偿脉冲发电机为研究对象,通过改变电刷和换向片结构,对比分析... 补偿脉冲发电机集能量存储、机电能量转换、脉冲成形于一体,被认为是电炮武器系统的首选高功率脉冲电源。在传统补偿脉冲发电机结构基础上,以能产生较宽平顶波的选择被动式补偿脉冲发电机为研究对象,通过改变电刷和换向片结构,对比分析了在不同点火角度、电枢与励磁绕组相对位置、不同耦合深度下的电流波形特点。仿真计算表明:补偿角度的变化显著影响脉冲峰值的大小;随电枢绕组初相角增大,脉冲初始阶段的一段负脉冲增强;两绕圈耦合深度越大,波形起伏越大。通过计算及有限元模型仿真分析,证明改进后的结构可使电机内电感下降,同时选择被动式补偿脉冲发电机可以获得更高功率的脉冲电流和较理想的频谱分布。 展开更多

关键词 选择被动式 补偿脉冲发电机 电刷 换向片 高功率脉冲电源 有限元

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高电压大电流晶闸管组件的热特性 被引量：9

8

作者 张星汝 冯冰洋 +4 位作者 刘俊 李元晟 肖豪龙 张梦瑜 何孟兵 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期88-92,共5页

晶闸管具有控制特性好、寿命长、噪声小等优点,目前在脉冲功率技术应用中,利用大功率晶闸管代替传统气体开关是研究趋势。晶闸管在高电压、大电流、重复频率工作条件下使用,需要对开关组件进行仔细的选型和组合。基于晶闸管的失效机理,... 晶闸管具有控制特性好、寿命长、噪声小等优点,目前在脉冲功率技术应用中,利用大功率晶闸管代替传统气体开关是研究趋势。晶闸管在高电压、大电流、重复频率工作条件下使用,需要对开关组件进行仔细的选型和组合。基于晶闸管的失效机理,对晶闸管组件在高电压、大电流、高di/dt,高du/dt、重复频率工作下的发热问题进行了理论分析、仿真计算和试验研究,对晶闸管组件在重复频率脉冲功率系统中的使用条件给出了理论依据。随着晶闸管工作电压、电流、频率增大,晶闸管的热损耗也越大,晶闸管的发热也越严重。为保证晶闸管安全稳定地工作,需要结温保持在安全范围内,不能长时间在重复频率下工作。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 脉冲功率开关 晶闸管 热特性 热阻抗

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空心双谐振脉冲变压器的仿真研究 被引量：1

9

作者 曾祥耀 饶玉凡 《广东电力》 2010年第5期4-7,共4页

对空心双谐振高压脉冲变压器(即Tesla变压器)进行了仿真试验研究,以了解Tesla变压器运行时的耦合参数及其他相关数据。首先,根据Tesla变压器的基本原理,在考虑电路损耗的情况下,建立其双谐振回路的数学模型。然后运用解析解的方法研究... 对空心双谐振高压脉冲变压器(即Tesla变压器)进行了仿真试验研究,以了解Tesla变压器运行时的耦合参数及其他相关数据。首先,根据Tesla变压器的基本原理,在考虑电路损耗的情况下,建立其双谐振回路的数学模型。然后运用解析解的方法研究双谐振回路次极为振荡电压幅值时的系列脉冲耦合系数,并给出振幅充电时的特点。分析有损Tesla变压器的等效电路时,由于其结论的表达式比较复杂,无法运用数学解析的方法对其进行进一步的分析,因而转至运用MATLAB软件对其进行研究。主要分析了空心双谐振回路出现最大幅值时的条件和时间,满足幅值输出时的回路参数,同时研究了回路参数的改变对其电压输出波形的影响。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 双谐振脉冲变压器 耦合系数 仿真研究

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600 A重复频率脉冲恒流源研制

10

作者 杨振宇 李柳霞 +2 位作者 张钦 李化 林福昌 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期135-139,共5页

针对国内脉冲恒流源幅值较小、重复频率较低等问题,设计了基于电流闭环反馈控制的恒流电路,建立了相应的数学模型,并采用Pspice仿真验证了电路的功能,最终研制了1台600 A重复频率工作的脉冲恒流电源。电源采取储能放电配合高速开关的工... 针对国内脉冲恒流源幅值较小、重复频率较低等问题,设计了基于电流闭环反馈控制的恒流电路,建立了相应的数学模型,并采用Pspice仿真验证了电路的功能,最终研制了1台600 A重复频率工作的脉冲恒流电源。电源采取储能放电配合高速开关的工作模式,使用功率场效应三极管作为线性调整开关,可大范围自动恒流,适用于激光二极管负载。输出的脉冲电流幅值最高600 A,上升时间小于40μs,电压幅值最高320 V,脉宽100~600μs可调,工作重复频率最高200 Hz。电源体积较小,结构紧凑,效率可达90%以上。 展开更多

关键词 脉冲恒流源 重复频率 场效应管 快上升沿 高功率脉冲电源

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电磁发射技术的关键问题及其数值模拟 被引量：13

11

作者 闵飞炎 杨明 王子才 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期237-241,257,共6页

为了分析影响电磁发射性能关键技术问题,研究了电磁发射的相关因素,并进行了仿真分析。对当前提出的几类电磁发射技术进行总结,分析了其在高功率脉冲电源,电力调节控制,轨道、弹丸材料与结构以及抗烧蚀等方面的技术问题。讨论了轨道式... 为了分析影响电磁发射性能关键技术问题,研究了电磁发射的相关因素,并进行了仿真分析。对当前提出的几类电磁发射技术进行总结,分析了其在高功率脉冲电源,电力调节控制,轨道、弹丸材料与结构以及抗烧蚀等方面的技术问题。讨论了轨道式发射装置的数学模型,并进行仿真。对发射效率、出口速度和发射精度等指标进行数据分析。结果表明,电源功率、轨道材料性能和电力调节控制方法是影响电磁发射性能的关键因素。 展开更多

关键词 电磁发射 高功率脉冲电源 抗烧蚀技术 仿真分析

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爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论和技术(续) 被引量：8

12

作者 吕庆敖 高敏 赵科义 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期42-43,51,共3页

设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将... 设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将改变“MFCG只适合带动较小负载”的观念。 展开更多

关键词 磁通压缩发电机 螺旋绕组 多层绕组 高功率脉冲电源

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磁通压缩发电机的基本问题(I) 被引量：2

13

作者 吕庆敖 高敏 +3 位作者 雷彬 李治源 杨秋学 赵科义 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期64-66,共3页

讨论了磁通压缩发电机(MFCG)的定义、工作原理、特征及其系统分类。虽然发电本身是通过外力做功获得电磁能的过程,但具体地,从空间电磁场角度,MFCG是通过压缩磁场所占空间以增大磁场密度的过程;按照电路模型,MFCG是通过减少电感以增大... 讨论了磁通压缩发电机(MFCG)的定义、工作原理、特征及其系统分类。虽然发电本身是通过外力做功获得电磁能的过程,但具体地,从空间电磁场角度,MFCG是通过压缩磁场所占空间以增大磁场密度的过程;按照电路模型,MFCG是通过减少电感以增大电流的过程。针对理想螺线管两种典型的工作模式,讨论了磁通守恒原理并论述了两种定义的一致性。总结了MFCG区别于普通发电机的根本特征,鉴于MFCG种类繁多,依据绕组结构和形状、电枢运动方式、适用的物理原理、应用领域等特性对19类MFCG进行了系统分类,并分别讨论了各类别的技术特征。这些基础性工作对MFCG概念研究和技术革新有重要参考意义。 展开更多

关键词 高功率脉冲电源 磁通压缩发电机 定义 磁通(匝链数)守恒 分类

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爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论与技术 被引量：3

14

作者 吕庆敖 高敏 赵科义 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期56-57,83,共3页

为研制高性能爆炸式螺旋绕组MFCG,用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫回路定律分析了爆炸式螺旋绕 组MFCG各部件,绘制了工作过程的流程图。讨论了爆炸式螺旋绕组MFCG关键的技术问题如种子磁通、电枢与 螺旋绕组的材料与结构、绕组局部... 为研制高性能爆炸式螺旋绕组MFCG,用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫回路定律分析了爆炸式螺旋绕 组MFCG各部件,绘制了工作过程的流程图。讨论了爆炸式螺旋绕组MFCG关键的技术问题如种子磁通、电枢与 螺旋绕组的材料与结构、绕组局部高压放电等。 展开更多

关键词 磁通压缩发电机 螺旋绕组 高功率脉冲电源

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螺旋绕组磁通压缩发电机理论的适配性 被引量：2

15

作者 吕庆敖 高敏 王莹 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第B12期18-20,共3页

介绍了磁通压缩发电机 (MFCG)作为高功率脉冲电源的特性 ,对比分析了 4种关键结构不同参数螺旋绕组MFCG的理论和实验结果 ,评论了它们与现有理论的适配性。指出了活塞式螺旋绕组 MFCG实验失败的原因。最后给出了螺旋绕组

关键词 适配性 高功率脉冲电源 磁通压缩发电机 螺旋绕组 MFCG

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304不锈钢管内壁沉积耐磨防腐DLC涂层 被引量：6

16

作者 魏徐兵 张明蓝 +3 位作者 王焱 鲁志斌 张广安 林博 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期87-96,共10页

目的将HiPIMS电源应用于PECVD技术,在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层,以提高其机械、耐蚀及摩擦学性能。方法将HiPIMS电源应用于PECVD技术,并利用空心阴极放电效应在管道内产生高密度等离子体,沉积DLC涂层。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和... 目的将HiPIMS电源应用于PECVD技术,在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层,以提高其机械、耐蚀及摩擦学性能。方法将HiPIMS电源应用于PECVD技术,并利用空心阴极放电效应在管道内产生高密度等离子体,沉积DLC涂层。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和EDS对DLC涂层的结构和成分进行表征,并通过纳米压痕测试、划痕试验、静态极化曲线和摩擦磨损试验,分别评价304不锈钢管基底和DLC涂层的硬度、膜基结合力、耐腐蚀性能、摩擦学性能和耐磨性。结果HiPIMS电源应用于PECVD技术可在304不锈钢管内壁沉积DLC涂层。DLC涂层的厚度可达5.60~10.26μm,硬度可达10~15GPa,与304管内壁的结合力(Lc2)均大于7N。DLC涂层的腐蚀电流密度较304不锈钢管基底降低了一个数量级,腐蚀电位也发生了正移。DLC涂层具有良好的润滑效果,摩擦系数低至0.06~0.18,磨损率低至2.5×10^-7~8.1×10^-7mm^3/(N·m),远低于304不锈钢管基底的磨损率(80×10^-7mm^3/(N·m))。结论将HiPIMS电源应用于PECVD技术在304不锈钢内壁沉积的DLC涂层具有较高的硬度,与304不锈钢管内壁具有较高的结合力,同时具有优异的耐腐蚀性能和耐磨性以及良好的润滑作用。HiPIMS电源应用于PECVD技术有望应用更长管道内壁DLC涂层的制备。 展开更多

关键词 高功率脉冲磁控溅射电源 空心阴极等离子体增强化学气相沉积 管内壁 DLC涂层 耐蚀性 耐磨性 均匀性

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