5 kV重复频率高压脉冲电源设计

针对毛细管放电X线激光的研究中气体预电离对电源的要求,设计一种重复频率的高压脉冲电源.采用可调直流高压电源和储能电容器作为能源系统,利用固体开关作为主放电开关控制脉冲宽度和频率,最后通过脉冲变压器升压在负载上得到所需的电压脉冲.整个系统利用计算机和数据采集控制卡实现程控.实验结果表明5 kV重复频率高压脉冲电源的最终输出脉冲电压范围为3～5 kV可调;脉冲宽度范围为2～20 μs可调;脉冲频率范围为1～200 Hz可调;脉冲电流最大100 A.     

一种常压放电等离子体产生研究脉冲高压电源

常压下采用脉冲激励产生等离子体。方波脉冲电源可调节电压幅值、重复频率及脉冲宽度。重频高压窄脉冲调制器其输出波形和电压幅值受脉冲变压器漏磁电感和分布电容、等待充电回路、直流高压电源脉冲电容等参数的影响,采用电路仿真软件对其进行仿真计算,得到最高输出电压80 kV~90 kV,脉宽230 ns,脉冲前沿124 ns,脉冲重复频率可实现单次和130 Hz~1 kHz连续可调,重复频率脉冲幅值抖动在5%~10%。     

基于移相控制的全固态高压脉冲电源设计

针对传统高压脉冲的功率器件耐压值有限,电压等级难以提升,效率低的缺陷,提出了一种基于移相控制技术的全固态高压脉冲电源。充电电源部分采用移相控制ZVS PWM全桥变换电路,减小开关损耗;高压脉冲电路以全固态IGBT作为主开关器件,不仅能提升电压等级,还能对脉冲宽度和频率进行调节。实验结果表明,输出脉冲电压最大值为10 kV,具有纳秒级陡峭前沿,且频率、脉宽均可调。     

基于RCC变换的加压式电光调Q电源设计

设计了一种基于RCC自激振荡电路的加压式调Q电源,以快速功率MOS管作为开关器件,通过对高压源的反馈实现稳压。实验证明,1/4波长高压脉冲的上升沿可以在20ns时间内完成,高压幅值可在2kV至6kV之间调节,输出激光的脉冲宽度可到10ns以内,满足各种电光调制的需要。该电源性能优良且工作稳定,在重复频率为5kHz、工作温度范围-55℃~+70℃条件下稳定输出。     

脉冲电容器质量试验及其电路中元件参数的确定

介绍了在一定电压、电流值和反峰电压下的充放电试验方法,并经过深入分析归纳出设计电路中L,R元件参数的公式,为测试某型号脉冲电容器的质量及工作可靠性提供了依据.实验要求脉冲电容器充电电压10 kV,放电电流4 kA,重复频率可调6～10s/次,测试5000次.充电电源来用恒流充,具有速度快,效率高,对电容损伤小等优点,开关采用高压真空接触器;智能控制器来用FPGA控制,具有控制灵活,稳定性高,测量精度高等优点.放电回路是在RLC二阶电路欠阻尼状态下进行的.通过仿真,验证了元件参数设计正确.     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

两级串联式电光开关高压快脉冲源的研制

研制了一种纳秒级同步延时的两级串联式电光开关高压快脉冲源,它具有延时精度高且可调、稳定性好、体积小且成本低的优点。在开关器件两端并联一个高压大电流快速开关二极管,有效地抑制了高压快速放电瞬间引线电感引起的过冲及振荡;采用光电隔离器将低压延时电路与高压开关电路隔离,防止了高压脉冲对低压延时信号的干扰;高压脉冲高电平最大值为1200 V,下降沿约为9 ns,零电平宽度在200 ns～15μs之间可调,同时两路高压脉冲相对时间抖动小于1 ns;两级电光开关串联通过腔外光学斩波将连续激光转化成了双快沿脉冲,其上升沿和下降沿均在10 ns左右,重复频率和脉宽分别在1～10 kHz和10～100 ns内范围连续可调。     

半导体激光器电源线路

我们研制出脉冲电流峰值为18A、脉冲宽度最小值为300ns、工作频率可调范围较大的半导体激光器电源。电源线路如图1所示。采用可控硅(SCR)作为放电开关。前级采用逆变器来获得较高的直流电压,加到可控硅的阳极上。NE555时     

基于Pulser/Sustainer技术的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器

详细研究了一台增益体积为1.17 L,采用pulser/sustainer技术激励的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器的运转特性.激光器最高脉冲重复频率100 Hz,输出激光脉冲半峰全宽(FWHM)约23.0μs.实验记录了稳定辉光放电与有起弧的辉光放电时激光器的放电电压/电流波形;测量得到当sustainer充电电压从12 kV到30 kV时,激光器输出脉冲能量从约0.40 J变化上升至约4.0 J,观察到在同-sustainer充电电压下,激光器输出平均功率随脉冲重复频率线性变化;监测到激光器以sustainer充电电压22 kV,重复频率100 Hz连续工作10 min时,输出平均功率仅从最大257 W下降至247 W.实验数据表明,与采用低感快脉冲放电激励相比,这种新型的长脉冲TECO2激光器具有增益开关效应小、输出动态范围大、"起弧适应性"好、输出平均功率下降慢等特点.     

增益开关半导体激光器产生高重复率的ps光脉冲

本文报道用增益开关1.3μm InGaAsP半导体激光器产生 ps光脉冲,光脉冲宽度(FW·HM)随频率在 16—23 ps之间变化,重复频率在 1—5 GHz范围连续可调.     

高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器

为了满足激光推进、光电对抗等应用领域的需要,研制了一台高单脉冲能量高重复频率新型TEA CO2激光器。采用紫外(UV)预电离双路Ernst石墨电极串并联放电结构、超薄水冷不变形镜折叠腔、双回路直冷式封闭循环流动系统和高压大电流快脉冲开关电源等技术,解决了高功率高压电容充电、高气压大体积均匀辉光放电、高气压高速均匀流场、激光谐振腔和高脉冲能量、高重复频率脉冲激光输出等技术难题。成功研制了一台最大脉冲激光能量92 J,重复频率35 Hz,激光输出发散角1.4 mrad,脉冲能量稳定性0.8％,平均功率大于3000 W的脉冲激光器。     

±60 kV三电极场畸变气体开关静态特性研究

在高功率脉冲Marx发生器中,气体开关具有连接储能器件与负载作用。文中为一种高能量输出、高频Marx发生器,设计了一种三电极场畸变气体开关。开关电极采用同轴结构,具有体积小、放电电流大和工作电压范围宽等优点;通过实验对不同气压和电极间距下场畸变气体开关电极静态特性进行了测试,实验结果表明,场畸变气体开关自击穿电压随SF6气压的增长从线性增长到非线性增长;工作电压范围随场畸变气体开关两主电极之间距离的增大而增大,最终趋于平缓;击穿电流和电压的分散性都随着工作气压的增大而增大。     

CO2激光器高压高频充电电源的应用研究

为改善现有CO2激光器工频充电电源体积、重量大、充电精度低等缺点,开展高频高压充电电源的研究,研制一台采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路、输出电压36 kV、输出平均充电功率为10 kJ／s的高频高压充电电源。该电源系统采用三相380 VAC作为供电系统,大功率智能功率模块（IPM）作为全桥逆变电路,逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电;同时,电源应用电压、电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大反馈到电源控制芯片SG3525,SG3525通过判断反馈信号的大小控制输出PWM驱动信号的占空比。实验结果表明：电源输出电压36 kV,输出平均功率为10.8 kJ／s,充电效率为0.82,电源纹波系数为1％。电源系统保证了激光器稳定工作在30 Hz条件下。     

单片机实现实时跟随电网的优质逆变电源方案

本文介绍了一种采用MSC-5l单片机和波形产生芯片SA4828实现的开关线性复合式电压型逆变电源。该电源可以在线实时采集电网电压送入逆变系统，实时产生同步信号和幅值有效值信号，通过波形产生芯片SA4828实时产生和采样电压同频同步且幅值可调的正弦脉宽调制（SPWM）脉冲，并采用开关线性复合功率变换技术，实现高正弦度和强抗负载扰动性能的电源逆变。由于相位和幅值均可方便地实时控制，并可方便地构成闭环系统，因此可以方便地实现多台系统的并联运行和能量回馈，当系统取样信号同步取样于电网电压信号时，则可实时跟踪电网电压，逆变出和电网电压同频同步的电压波形，可以多台并联运行向负载供电，亦可向负载供电的同时将富裕能量回馈电网。该系统可适应于各类负载，输出特性好，抗负载扰动能力强。     

一种级联型结构的固体开关式高压脉冲电源的研制

针对串级型结构的固体开关式脉冲电源存在的电源可靠性受同步驱动、均压等技术条件影响严重的问题，设计了一种由多个相对独立的低压固体开关式脉冲电源叠加构成的级联型高压脉冲电源。各低压脉冲电源输出端的固体开关均单独采用光纤光电耦合器和专用驱动模块控制，各光纤光电耦合器的输入端由同一PWM脉冲控制。电源的输出指标为：脉冲电压幅值100～3000V，脉冲频率5～40kHz，脉冲占空比5％～40％，脉冲电流幅值25A，额定功率50kW。研制的电源可靠性高，可实现模块化，可通过增减模块单元的数量，满足不同输出电压的需要。     

多电平单元串联电压源型变频器高压电源瞬时失电连续运行研究

高压变频调速系统现场应用复杂，工艺多样。在重要的大型工业系统中，高压电源系统有双备用，紧急互投等功能，当变频器对大功率的电机供电时，如果高压电源进行切换，将出现0．1S～1．5s左右的失电间隔，要求变频器在失电间隔中能正常工作，且转速波动较小，达到系统在失电期间不出现剧烈振荡。对于多电平单元串联电压源型变频器，当通过对功率单元电容值的加大，PWM输出占空比减小的方法提高失电连续运行性能，其效果均不理想。在经过大量论证后，采用特殊的DSP控制逻辑，并利用旋转系统中的飞轮动能转换，取得实现变频器在高压瞬时失电时保持稳定运行。     

用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统

研制了一台用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1～200Hz,工作电压18～25kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22mm,脉冲能量密度2～3mJ/cm2。     

高重复频率ArF准分子激光器能量控制算法研究

为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定,从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理,使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型,提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法,并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明,建立的脉冲能量模型是合理的,且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。     

智能泵控制器用开关电源

针对智能泵控制器要求其开关电源输出路数多、所用芯片对电源的精确度要求高的特点，在典型电源的基础上进行了一系列改进，应用TL3842与LM2576，设计了一套智能泵控制器用开关电源。本开关电源采用固定频率、改变脉冲宽度的调压原理。文中分析、了开关电源的工作原理与工作过程。计算了应用于本开关电源的高频变压器。最后，对实验结果进行了分析，得出结论，该方案满足智能泵控制器对电源的要求，具有很强的实用性。