脉冲功率技术
脉冲功率技术
华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名李猛虎考生学号 M201371361 系、年级高电压与绝缘技术2013级类别硕士考试科目脉冲功率技术考试日期 2013年12月15日脉冲功率技术是指把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中，然后通过动作时间在毫微秒左右的快速开关将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上，以得到极高的功率，实质上是输出功率对输入功率的放大。
脉冲功率系统中能量的储存方式有许多种，如电容储能，电感储能，脉冲电机储能以及电池储能等。
脉冲功率技术研究的技术指标为：电压1kV~10MV，电子能量0.3~15MeV（电子伏），述流大小1kA~10MA，脉冲宽度0.1~100ns，束流功率0.1~100TW，总能量：1kJ~15MJ。
脉冲功率技术的特征是：高脉冲功率，短脉冲持续时间，高电压，大电流。
脉冲功率技术，是以电气科学技术为基础，把电工新技术和高电压－大电流技术融为一体的新型学科。
脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景。
脉冲功率的发展历程脉冲放电现象存在于大自然。
人们最早是在20世纪30年代开始研究脉冲功率现象。
1938年，美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线；1939年，苏联人制成真空脉冲X射线管，并把闪光X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。
采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。
第二次世界大战期间，企图将脉冲功率技术应用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。
1947年，英国人A.D.Blumlien以专利的形式，把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在纳秒脉冲放电方面取得了突破。
1962年，英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组，将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来，建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG（3MV，50kA，30ns），脉冲功率达TW（1012W）量级，开创了高功率脉冲技术的新纪元。
脉冲功率在快速加热方面的应用
脉冲热压机
• 脉冲热压机，脉冲热压机利用变压器产生一个低电压的大电流， 通过焊接头令其迅速发热。这里的脉冲电流，具体可以指电流 的ON及OFF频率比例，此脉冲比例越大，电流输出越大，焊 接头升温越快。脉冲热压机将工件置于夹具（如有需要，可启 动真空将其固定）。将夹具送至焊接头下，按双开始键，焊接 头下压着工件（开始加热），温度按输入参数迅速上升及准确 恒温，最多可达4个温区（此时焊锡回流），吹气冷却（焊锡 凝固），焊接头上升（完成）。 • 通过在热压头上加载一定的脉冲电压，热压头发热，将与此相 连接的物体升温，当温度升到焊锡熔点后（即升到事先设定的 温度后），将与此相连的物体间锡熔融并将其连接在一起。一 般的脉冲热压机使用温度闭环的控制。 • 脉冲热压机应用在以下产品生产工艺中：USB排线焊接、软排 线FFC与软性线路板FPC或硬性线路板PCB的焊接、TCP与线 路板PCB或软性线路板FPC之间的焊接、软性线路板FPC与线 路板PCB之间的焊接等。
脉冲功率技术在快速加热中的应用
武汉大学 电气工程学院 School of Electronic Engineering and Automation,WHU.
摘要
• 脉冲功率技术又称高功率脉冲技术，它是一个研究在相对较长的 时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释 放给负载的新兴科技领域。 • 它的技术特点是高脉冲功率、短脉冲持续时间，高电压和大电流。 脉冲功率技术的应用非常广泛，其中快速加热就是一种。一般所 说的脉冲加热特别指工业上的脉冲热加工。 本文基于脉冲功率技术在快速加热中的应用为线索 首先，是讲诉了脉冲功率系统的基本组成和经典的Marx发生器； 其次，给大家讲解了什么是脉冲电流，它的特点和作用是什么； 随后，重点讲了脉冲功率技术热加工的原理及其应用，介绍了脉 冲热压机； 最后，是阐述了一下脉冲热加工的研究现状，展望了它的未来。
实用脉冲功率技术引论
实用脉冲功率技术引论引言：脉冲功率技术是一种应用广泛的电子技术，它在各个领域都有着重要的应用。
本文将以实用脉冲功率技术为主题，探讨其原理、应用和未来发展趋势。
通过对脉冲功率技术的深入研究，我们可以更好地理解其重要性和潜力，为未来的科技发展做出贡献。
一、脉冲功率技术的原理脉冲功率技术是通过瞬间高能量的电磁脉冲信号传输来实现的。
其原理是利用电子元件的开关特性，通过电路的设计和控制，使电流在非常短的时间内达到高峰值，从而产生高功率的脉冲信号。
这种技术在能量传输、电磁干扰抑制等方面有着独特的应用优势。
二、脉冲功率技术的应用1. 能源领域：脉冲功率技术可以提高电能传输的效率，减少能量损耗。
在电力系统的输电线路和变压器中应用脉冲功率技术，可以提高能源利用率，降低能源成本。
2. 通信领域：脉冲功率技术可以扩大通信信号的传输距离和传输速度。
在无线通信和光纤通信中，脉冲功率技术可以提高信号的传输质量和稳定性，提高通信系统的性能。
3. 医疗领域：脉冲功率技术在医疗设备中有着广泛的应用。
例如，超声医学中的脉冲声波技术可以实现对人体内部的高分辨率成像，帮助医生准确诊断疾病。
4. 军事领域：脉冲功率技术在军事装备中具有重要的作用。
例如，雷达技术中的脉冲信号可以实现目标的探测和跟踪，提高军事作战的效果。
三、脉冲功率技术的未来发展趋势1. 高效能量传输：随着能源需求的增加，脉冲功率技术将在能源传输领域发挥更大的作用。
通过进一步提高能量传输效率和减少能量损耗，可以实现更可持续的能源开发和利用。
2. 高速通信：随着通信技术的发展，人们对通信速度的需求也越来越高。
脉冲功率技术将在高速通信领域发挥重要作用，实现更快速、稳定的数据传输。
3. 医疗影像技术：随着医疗技术的不断进步，脉冲功率技术在医疗影像领域的应用也将得到进一步发展。
通过脉冲功率技术实现更高分辨率、更精确的医疗影像，将有助于提高疾病的早期诊断和治疗效果。
结语：实用脉冲功率技术在各个领域都有着广泛的应用，其原理和应用价值已经得到了广泛认可。
脉冲功率开关技术
没有外界作用，晶闸管不会从导电状态恢复到阻止状态。
如果要重新恢复晶闸管的阻止能力，必须降低电荷密度， 使其低于临界值。
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图1.6 晶闸管的导通扩展过程
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重复频率气体火花开关的绝缘恢复特性
开关的 工作特 性描述
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Ａ：间隙触发极上加上外触发脉冲 Ｂ：间隙直流充电后的维持电压 Ｃ：间隙击穿开始后，电压发生下降，从90%到10%之 间的时间间隔为开关导通时间，相当于开关电阻项过程 Ｄ：开关持续时间，电压降加在开关电阻上，决定于开 关电路 Ｅ：反转时间，由电路引起的电压反极性 Ｆ：延时时间，由触发脉冲开始（峰值）到开关开始导 通 Ｇ：开关电流上升时间，定义为10%-90%峰值相应的 时间间隔 Ｈ：间隙再充电时间，反转结束到充电至维持电压 Ｉ ：电流脉冲宽度（定义为半高宽度值），指开关导通持 续时间
脉冲功率开关技术
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脉冲功率系统开关的工作特点： 高电压； 大电流； 快速（开通时间微秒至纳秒）
脉冲功率开关的技术难点： 工作的可靠性（该动作时必须动作，不该动作
时绝不动作） 精确的可控性（分散性小）
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脉冲功率开关的种类
脉冲大电流开关的种类很多，没有统一的分类标 准，一般以开关的某一主要特征来进行分类。
态下，诸如空气、N2、SF6、Ar等大多数气体的绝 缘恢复时间大约为几十毫秒（如图2.10所示），而 H2凭借较快的分子速度和较好的热扩散性，使开关 绝缘恢复时间快了一个数量级（几毫秒）；
改善开关的工作方式，如开关工作电压小于等 于其直流静态击穿电压的一半，使介质气体在温度 较高、密度较低的情况下仍能承受工作电压而不击 穿；
脉冲功率技术的研究现状和发展趋势综述
脉冲功率技术的研究现状和发展趋势综述下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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物理学中的脉冲功率技术
物理学中的脉冲功率技术
随着科技的发展，人们对研究精度和测量范围的要求也越来越高。
在这个背景下，脉冲功率技术就变得越来越重要，这项技术可以用于物理学的实验室中，也可以应用于那些需要测量强电磁场的场合，比如雷达和电视广播等。
本文将为您介绍物理学中的脉冲功率技术。
脉冲功率技术是一种测量功率的技术，用于测量峰值功率、平均功率、能量和时间等参数。
其中，最常见的是峰值功率和平均功率。
峰值功率是指瞬间功率的最大值，而平均功率是指一个周期内的平均功率。
在一些需要快速变化的情况下，峰值功率是更为关键的参数。
脉冲功率技术的工作原理是通过将电流或电压转换成能量来进行测量。
以雷达为例，雷达测量的是电磁波的反射信号，利用脉冲功率技术可以测量雷达辐射出去的电磁波的峰值功率和平均功率，从而确定物体的距离和位置。
在物理学实验中，脉冲功率技术也是非常重要的。
比如，利用脉冲功率技术可以测量测试物体的热量、光谱、超声波和粒子束的能量等参数。
在具体操作方面，脉冲功率技术的应用非常广泛，可以使用各种不同的设备和仪器。
比如，可以使用连续波形发生器来触发脉冲，也可以使用高压电缆来传输脉冲电压。
另外，脉冲功率技术还需要用到一些特殊材料，例如铁氧体和铁氧体探头，用于隔离电子流和电磁场。
总的来说，脉冲功率技术非常重要。
它可以帮助人们测量各种参数，从而更好地了解物质和粒子之间的相互作用。
通过脉冲功率技术，可以探究新的物理学现象，为人们开启更加广阔的研究领域。
脉冲功率技术综述
型（笔者的发明专利），它们均利用爆炸 线、径向传输线和螺旋传输线。
激波加热惰性气体成等离子体作磁流
（２）Ｂｌｕｍｌｅｉｎ线
体，因此具有异常高的磁雷诺数和窄脉
它是一种双层传输线，匹配负载能
宽输出；而 ＭＦＣＧ－ＭＨＤ 型是利用爆炸磁 获得线的充电电压值，通常分为平板型
通压缩为 Ｍ Ｈ Ｄ 机的磁体励磁，从而得到 和同轴型，图 １２（ａ）表示 Ｂｌｕｍｌｅｉｎ 线工
脉冲功率技术综述
■ 武汉大学电气工程学院电磁发射研究所 王 莹
概 念
１． 脉冲功率定义 尽管脉冲功率学科已诞生 ４０ 余年， 并被《中国电气工程大典》收录，被国 务院定为二级学科；但世人至今知之甚 少或了解不全面。就其字面而言，“脉 冲”表示在时间间隔宽度内输出的量数 值，“功率”是单位时间内的能量（Ｊ／ｓ）， 合义便是以脉冲形式出现的功率（单位 时间能量），即“脉冲功率”（ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｐｏｗｅｒ）。 但涵义并非如此简单。由于历史上 最初提出该术语人的疏忽和翻译的不甚 考究，对“脉冲功率”的字面涵意并不 能完全顾名思义地理解。现代人常对 ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ这样解释：将电能慢慢地高 密度储存起来，然后脉冲地短时间快速 释放出来，从而获得巨大脉冲功率。 显然这里有两处词不达意：第一，自 然界有多种脉冲功率型式，诸如水库水 闸放水、地震、海啸、火山喷发、星球碰 撞、核爆炸、雷电等都有脉冲功率出现； 而电脉冲功率仅是其中的一种。４０ 年前 提出“脉冲功率”术语的人认为其他型式 的脉冲功率不可控、不便应用，他们就省 去了“电”字，仅用 ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ 直接代 表“电脉冲功率”到现在。第二，从字面
图 ４ 全电感隔离型 Ｍａｒｘ 发生器
功率；三是空间和时间压缩并举。因为 提高功率的办法只有增多能量或缩短释 放时间；因此，脉冲功率系统应当包括 三大部分：①储能或脉冲发生系统；② 脉冲压缩或成形系统；③负载及其应用 系统。如图 ２ 所示。
脉冲功率技术
华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名李猛虎考生学号 M201371361 系、年级高电压与绝缘技术2013级类别硕士考试科目脉冲功率技术考试日期 2013年12月15日脉冲功率技术是指把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中，然后通过动作时间在毫微秒左右的快速开关将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上，以得到极高的功率，实质上是输出功率对输入功率的放大。
脉冲功率系统中能量的储存方式有许多种，如电容储能，电感储能，脉冲电机储能以及电池储能等。
脉冲功率技术研究的技术指标为：电压1kV~10MV，电子能量0.3~15MeV（电子伏），述流大小1kA~10MA，脉冲宽度0.1~100ns，束流功率0.1~100TW，总能量：1kJ~15MJ。
脉冲功率技术的特征是：高脉冲功率，短脉冲持续时间，高电压，大电流。
脉冲功率技术，是以电气科学技术为基础，把电工新技术和高电压－大电流技术融为一体的新型学科。
脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景。
脉冲功率的发展历程脉冲放电现象存在于大自然。
人们最早是在20世纪30年代开始研究脉冲功率现象。
1938年，美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线；1939年，苏联人制成真空脉冲X射线管，并把闪光X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。
采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。
第二次世界大战期间，企图将脉冲功率技术应用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。
1947年，英国人A.D.Blumlien以专利的形式，把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在纳秒脉冲放电方面取得了突破。
1962年，英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组，将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来，建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG（3MV，50kA，30ns），脉冲功率达TW（1012W）量级，开创了高功率脉冲技术的新纪元。
pin 管 脉冲功率
pin 管脉冲功率在我们现代科技社会中，高功率脉冲技术在许多领域中都有着广泛的应用，如激光、雷达、通信等。
在这一领域中，PIN管作为一种关键元件，发挥着至关重要的作用。
本文将介绍PIN管的原理、优势以及在脉冲功率应用中的具体案例，同时探讨我国在PIN管技术研发的发展状况和未来发展趋势。
首先，我们来了解一下脉冲功率的定义和重要性。
脉冲功率是指在非常短的时间内，设备能够输出很高的功率。
这种功率输出方式具有很高的峰值和效率，能够在短时间内完成大量能量的转换和传递。
在许多高技术领域，脉冲功率技术起着核心作用，是实现高性能设备的关键。
接下来，我们来探讨PIN管的原理和结构。
PIN管，全称为Positive Ion Negative Ion管，是一种半导体器件。
它主要由阳极、阴极和栅极组成。
在工作过程中，PIN管通过栅极控制阳极与阴极之间的电流，实现高功率脉冲的输出。
与传统半导体器件相比，PIN管具有更高的脉冲承受能力、更低的寄生电容和更快的响应速度，因此在脉冲功率应用中具有显著优势。
那么，PIN管在脉冲功率应用中的优势具体表现在哪些方面呢？首先，PIN管具有很高的脉冲承受能力，可以承受高电压、高电流的脉冲冲击。
其次，其寄生电容较低，有利于提高系统的稳定性。
此外，PIN管的响应速度快，能够实现高速脉冲输出。
这些优势使得PIN管在脉冲功率领域具有广泛的应用前景。
实际上，PIN管在我国已成功应用于多个领域。
例如，在激光领域，PIN 管作为激光器的关键元件，为高功率激光器提供了稳定的脉冲输出。
在雷达领域，PIN管的高功率脉冲技术为雷达系统的远程探测提供了有力支持。
此外，在通信、医疗、航空航天等领域，PIN管技术也发挥着重要作用。
然而，尽管我国在PIN管技术研发方面取得了一定的成绩，但与发达国家相比，仍存在一定差距。
为了缩小这一差距，我国还需加大对PIN管技术研发的投入，提高创新能力。
展望未来，随着科技的不断发展，PIN管技术将面临更多挑战。
脉冲功率技术的进展和应用
2 发展里程碑
➢ 1962年，英国J.C. Martin，发展了Marx+Blumlein， ns量级 ➢ 1967年，USA, Sandia，高功率粒子束，10MV,100KA,80ns ➢ 1972年，USA, Hary Diamond实验室，AURORA,14MV,
1.6MA,120ns ➢ 1978 年，USA, Sandia，PBFA-I , Fusion, 30TV, 1MJ ➢ 1986年, USA, PBFA-II, 12MV, 8.4MA, 40ns, 1014 W ➢ 1985年，俄罗斯，Kalchatov，Fusion，2MV,40MA,90ns
➢ 整体结构主要包含水、电、真空、机械、通讯、控制等组 成部分。产生的束流能量为10～12MeV，峰值功率为2.5～ 3MW，平均功率为20～25KW，能散度为±5%，重复频率为 10～500pps。
部分加速器图示 图示1 图示2 图示 3 图示4 图示5
➢ 工作原理：利用脉冲功率技术，将很大的能量储存在储能 元件--电容器中，然后通过快速开关将此能量在微秒时间 内释放到负载上, 以得到极高的峰值功率（兆瓦以上）。
自然界中的脉冲功率：简要介绍
2 常见脉冲波形
上升时间：电压峰值从 10%上升到90%所需要的 时间。
下降时间：同理。 上升时间和下降时间
主要依赖于负载阻抗。
脉冲宽度： 一般定义为底宽-在幅
值的90%处的时间宽度。
3 脉冲功率技术
脉冲功率技术是研究将很大的能量（通常为几百 千焦耳至几十兆焦耳）储存在储能元件中（通常为 电容器、电感器等）, 然后通过快速开关（动作时间 在毫微秒左右），将此能量在纳秒至微秒时间内释 放到负载上, 以得到极高的脉冲输出功率的发生器系 统及其相关技术。
pin 管 脉冲功率
pin 管脉冲功率
摘要：
1.引言
2.脉冲功率的定义与特点
3.脉冲功率在生活中的应用
4.我国在脉冲功率技术方面的研究进展
5.未来发展趋势与挑战
正文：
脉冲功率是一种在极短时间内传输高功率能量的技术，具有瞬间释放大量能量的特点。
在日常生活中，脉冲功率技术被广泛应用于各种电子设备，如充电器、激光器、电磁轨道炮等。
我国在脉冲功率技术方面的研究取得了显著成果。
例如，高功率脉冲电源系统已成功应用于磁流体发电、等离子体推进器、高功率激光等领域。
此外，我国科研团队在脉冲功率技术研究方面不断取得突破，推动了我国在这一领域的国际竞争力。
然而，在脉冲功率技术的发展过程中，仍然面临着诸多挑战。
例如，提高脉冲功率的传输效率、降低设备体积和重量、提高设备可靠性和稳定性等方面仍需进一步研究。
此外，针对脉冲功率技术在军事、航空航天等领域的应用，还需要加强相关技术研究与创新。
总之，脉冲功率技术在日常生活和国防建设中具有重要意义。
脉冲功率技术
目录目录 0摘要 (1)一、脉冲功率技术的发展历史及现状 (2)二、脉冲功率技术的储能技术 (4)2.1惯性储能 (4)2.1.1直流发电机 (5)2.1.2单极脉冲发电机（HPG） (5)2.1.3同步发电机 (6)2.1.4主动补偿脉冲发电机 (7)2.2电容储能 (8)2.2.1电容器组放电 (8)2.2.2电容器组放电技术要点 (8)2.3电感储能 (9)2.3.1电感与电容器储能密度比较 (9)2.3.2电感储能的缺点 (10)三、串联谐振CCPS恒流充电 (11)3.1串联谐振CCPS概述 (11)3.2串联谐振CCPS工作原理 (11)3.3串联谐振CCPS恒流充电的MATLAB仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)脉冲功率技术摘要所谓脉冲功率技术是指将很大的能量（通常为几百千焦耳至几十兆焦耳）储存在储能元件中通常为电容器、电感器等, 然后通过快速开关（动作时间在毫微秒左右）将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上, 以得到极高的功率（兆瓦左右）。
脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。
不断提高的能量、功率、上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题。
本文介绍了，给储能元件电容充电的一种恒流充电电源，分析了CCPS充电的原理以及实现问题。
关键词：脉冲功率，CCPS,恒流充电，储能技术脉冲功率技术及其应用一、脉冲功率技术的发展历史及现状脉冲功率技术（PPT,Pulsed Power Technology）正式作为一个独立的部门发展,还是近几年的事。
事实上作为脉冲功率技术基础的脉冲放电, 早就存在于大自然中。
而对脉冲放电的研究则开始于研究天然雷电特性, 以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。
当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。
四十年代末期, 就有人开始注意到亚微秒及毫微秒级的高压强流脉冲放电形式。
脉冲功率技术的新发现和应用
脉冲功率技术的新发现和应用脉冲功率技术是一种比较先进的电源技术，在军事和工业领域得到广泛应用。
最早的脉冲功率技术是由美国军方在20世纪50年代研发出来的，主要用于雷达等军事电子设备的供电。
近年来，随着科技的不断进步和应用的不断拓展，脉冲功率技术已经开始向更广泛的领域渗透。
脉冲功率技术的基本原理是将高压脉冲电流存储在电容器中，然后通过高速开关器件将这些电流释放，以达到给负载供电的目的。
由于脉冲功率技术具有高效、可控和可靠等优势，因此在各种要求高性能电源的场合得到了广泛应用。
下面将着重介绍脉冲功率技术在汽车电子、机器人、医疗器械和航天航空等领域的应用。
汽车电子随着汽车电子设备的应用越来越广泛，对车载电源系统的要求也在不断提高。
脉冲功率技术因为具有高效、可靠和可控等优点而成为汽车电子领域的一个热门技术。
在汽车电子中，脉冲功率技术主要用于提供启动电流和大功率输出的控制，如电动汽车的DC/DC变换器，以及充电器等。
机器人机器人作为未来智能制造的重要组成部分，其的动力系统也需要即高效又可靠的电源。
脉冲功率技术在机器人领域的应用主要集中在电机驱动控制方面。
脉冲功率技术不仅可以有效地提高电机的启动转矩，还可以根据机器人的不同控制需求，灵活地调节电机的输出功率。
医疗器械医疗器械是一个对电源系统要求很高的行业，尤其是在手术室等高风险环境，电源稳定性和供电可靠性是必不可少的。
脉冲功率技术主要在医疗设备的超声诊断和治疗方面得到应用。
在超声技术中，脉冲功率技术可以提供高功率的超声波能量，以便更加深入地探测人体组织。
在治疗方面，脉冲功率技术可以提供相应的能量，对人体组织产生刺激作用，有助于加速组织的修复和恢复过程。
航天航空航空和航天电子设备的要求与汽车电子类似，需要高效、可靠和可控的电源系统。
脉冲功率技术在航天航空领域的应用主要用于卫星通讯和导航系统的供电。
由于这些系统是很长时间不需要维护的，在极端环境下工作，因此对电源的可靠性和持久性要求非常高。
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目录目录 0摘要 (1)一、脉冲功率技术的发展历史及现状 (2)二、脉冲功率技术的储能技术 (4)2.1惯性储能 (4)2.1.1直流发电机 (5)2.1.2单极脉冲发电机（HPG） (5)2.1.3同步发电机 (6)2.1.4主动补偿脉冲发电机 (7)2.2电容储能 (8)2.2.1电容器组放电 (8)2.2.2电容器组放电技术要点 (8)2.3电感储能 (9)2.3.1电感与电容器储能密度比较 (9)2.3.2电感储能的缺点 (10)三、串联谐振CCPS恒流充电 (11)3.1串联谐振CCPS概述 (11)3.2串联谐振CCPS工作原理 (11)3.3串联谐振CCPS恒流充电的MATLAB仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)脉冲功率技术摘要所谓脉冲功率技术是指将很大的能量（通常为几百千焦耳至几十兆焦耳）储存在储能元件中通常为电容器、电感器等, 然后通过快速开关（动作时间在毫微秒左右）将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上, 以得到极高的功率（兆瓦左右）。
脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。
不断提高的能量、功率、上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题。
本文介绍了，给储能元件电容充电的一种恒流充电电源，分析了CCPS充电的原理以及实现问题。
关键词：脉冲功率，CCPS,恒流充电，储能技术脉冲功率技术及其应用一、脉冲功率技术的发展历史及现状脉冲功率技术（PPT,Pulsed Power Technology）正式作为一个独立的部门发展,还是近几年的事。
事实上作为脉冲功率技术基础的脉冲放电, 早就存在于大自然中。
而对脉冲放电的研究则开始于研究天然雷电特性, 以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。
当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。
四十年代末期, 就有人开始注意到亚微秒及毫微秒级的高压强流脉冲放电形式。
但是, 一方面由于当时客观要求并不迫切；另一方面, 这样快的脉冲放电, 无论在产生技术上, 或者在测量技术上都存在着一定的困难。
因此, 其后十多年,这种技术发展并不迅速。
六十年代初期, 由于闪光辐射照相和瞬时辐射效应研究的需要, 英国原子能武器研究中心的J.C.马丁所领导的研究小组，开拓了称之为脉冲功率加速器的研究领域, 使毫微秒级脉冲功率技术往前推进了一步。
同时, 一些科学技术在发展中受到障碍, 急需找寻新的途径。
以微波和激光的发展为例, 利用速调管、行波管等原理去产生大功率高效率毫米或亚毫米微波已经不可能。
利用一般方法产生大功率、高效率、波长可调的激光束也不可能。
正当人们探索和寻找新的解决途径的时候, 他们发现脉冲功率技术是解决这些问题的良好途径。
为此, 美国许多单位, 为桑地亚实验室、物理国际公司、海军研究实验室、康乃尔大学、加利福尼亚大学和斯坦福大学等单位, 对脉冲功率技术及其在各方面的应用, 开始了研究和发展工作。
这种技术的应用包括：电子及离子加速、核聚变、微波装置、激光（特别是大功率放电激光）、电磁脉冲、闪光辐射照相、瞬时辐射效应和各种各样的工业应用。
脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。
不断提高的能量、功率上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题, 诸如：能量的储存, 能量和功率的传输, 脉冲的形成和压缩, 开关技术, 绝缘特性, 磁绝缘传输线, 二极管和有关诊断技术等。
由于军事、科学实验和工业上的需要, 脉冲功率技术已经发展到相当高的水平。
脉冲功率技术经过半个多世纪的发展, 已经从高新技术、国防科研领域逐渐向工业、民用领域延伸。
作为当代高新技术领域的重要组成部分, 它的发展和应用与其他学科的发展有着密切的关系。
分析当前脉冲功率技术的发展趋势, 可以概括为以下几个方面:(1)由单次脉冲向重复的高平均功率脉冲发展。
过去脉冲功率技术主要为国防科研服务, 并且大多是单次运行, 而工业、民用的脉冲功率技术要求一定的平均功率, 必须重复频率工作。
(2)储能技术——研制高储能密度的电源。
在很多应用场合下, 脉冲功率系统的体积和重量的大小是决定性因素, 如飞机探测水下物体技术、舰载电磁炮等, 都要求产生很大的脉冲功率, 而且系统又不能过于庞大和笨重。
因此, 高储能密度的脉冲功率发生器的研制是当前主要的研究课题之一。
(3) 开关技术——探讨新的大功率开关和研制高重复频率开关。
开关元件的参数直接影响整个脉冲功率系统的性能, 是脉冲功率技术中一个重要的关键技术。
美国空军武器科学家认为, 目前大功率开关技术包括以下几个方面: 短脉冲脉冲功率技术技术、同步技术、高重复频率技术、长寿命技术, 而难点在于大功率、长寿命和高重复频率的开关技术。
因此, 具有耐高电压强电流、击穿时延短且分散性小、电感和电阻小、电极烧毁少以及能在重复的脉冲下稳定工作的各种类型开关元件的研制, 是当前国内外脉冲功率技术中又一个十分受重视的研究课题。
(4) 积极开辟新的应用领域。
如前所述, 脉冲功率技术在核物理、加速器、激光、电磁发射等领域已得到日益广泛的应用。
近年来, 脉冲功率技术在半导体集成电路、化工、环境工程、医疗等领域的应用研究, 已引起各界的广泛重视, 而且在某些应用研究中, 已取得了可喜的进展。
凭借成功应用的经验, 脉冲功率技术将更多地应用于民用技术方面, 民用是一个巨大的市场, 而市场的推动又必将给脉冲功率技术的发展带来新的生机。
作为当代高新技术研究的重要技术基础之一, 脉冲功率技术的发展和应用与其他学科的发展有着密切的联系。
随着研究的不断深入, 储能技术、功率开关技术、脉冲大电流的测量技术方面必将取得更大的发展, 而且这些研究成果将越来越多地转化到生产应用领域。
总之, 脉冲功率技术已经在科学研究、国防工业以及工业、民用等众多领域有着极为重要的应用。
脉冲功率技术是当前比较活跃的一门前沿科学技术, 它是高新技术研究的重要技术基础之一, 有着非常广泛的发展和应用前景。
脉冲功率技术及其应用二、脉冲功率技术的储能技术脉冲功率中能量储存的要求：●高能量密度●高耐压强度●高放电电流●长存储时间（低能量泄漏）●高充电与放电效率●高功率倍增（放电输出功率/充电输入功率）●高重复频率和长使用寿命●低成本根据系统的实际需要和环境的限制进行折衷。
脉冲功率技术的储能方法有：电容储能；电感储能；机械储能；化学能储能等；2.1惯性储能惯性储能是依靠物体运动来储存能量的方法。
储存在旋转机械和飞轮中的动能是旋转机械能，不仅储能密度高，而且提取方便。
一般使用较小功率的拖动机构，以相对长的时间把一定质量的转子或飞轮慢慢地加速使其转动起来，使其储存足够的动能，然后利用其转动惯性脉冲地驱动合适地发电设备，把机械能转变成电磁能。
惯性储能优点是储能密度高，结构紧凑，体积小，成本低，可移动。
惯性储能应用于：近代同步加速器，托卡马克聚变装置，等离子体θ箍缩，大型风洞装置，大截面金属对头焊接，加热钢坯，泵浦大功率激光，作重复发射的粒子束武器的电源和电磁发射器的电源，烧结金属粉末，电磁喷涂，模拟地震脉冲，脉冲金属成型等。
常用惯性储能设备有换向直流脉冲发电机，单极脉冲发电机，同步脉冲功率技术2.1.1直流发电机直流发电机由激磁磁场，转子电枢和端部换向器组成，从电刷引出直流电压。
为了获得更高能量的脉冲，应当使用飞轮惯性储能。
发电机转子和更大质量的飞轮常用异步机拖动，使它们逐渐储存大量的动能。
当达到额定转速后，再向发电机提供激磁电流以建立激磁磁场，于是发电机便产生空载电压。
使电动机与电网脱离，同时接通外电路负载，负载便获得电流。
发电机开始减速，储存于转子和飞轮中的机械能被脉冲地转变成电磁能，完成一个脉冲的工作。
发电机在空载启动和加速飞轮过程中必须切断激磁绕组。
直流发电机可以单台独立运行，也可多台串并联运行。
2.1.2单极脉冲发电机（HPG ）通常所说的HPG 储能，是指HPG 转子惯性储存的动能，由于HPG 使用的转子即是储能体又是感应电势所用的单匝线圈，所以HPG 的输出电压较低，一般在几十伏到几百伏之间。
由于HPG 的内阻较低（<10u Ώ），弥补了电压低的缺点。
HPG 特别适合作脉冲电源用，特别是所需的储能达几十至几百兆焦耳时。
HPG 所用的激磁的场线圈异常简单，且转子无绕组，所以转子很快能被加速到高速度，并且能以毫秒时间把惯性储存的动能转变成电能。
恒流激磁时，HPG 可以被看成一个大容量低压等效电容C ef 。
这个等效电容很大，可以达几千法拉。
为了有效地传递能量，HPG 与电感负载配合将不方便。
C ef =2E k U 2⁄,E k 是存储在转子中的动能。
C ef =2E k U 2⁄=4π2J Φ2=2πρℎB 2⁄⁄，ρ转子的材料密度，h 是转子的厚度。
减小C ef ，可能通过改变相关参量（ρ,h,B ），但要考虑相应的制约因素。
第一，过分减小转子材料密度，难于保障转子的机械强度和电导率。
此外，如果使用非铁磁材料时，ρ减小将导致激磁的场线圈和电源的成本提高。
第二，不能使h 太小，转子太薄将引起转子振动，并且电磁力可能损坏转子，而且由于储能成本几乎与转子厚度和直径之比成反比，所以减小h 将使储能成本增大。
第三，磁感应强度Ｂ的增大受磁轭的磁饱和限制，过分加大Ｂ将使场线圈和它的电源成本增加。
减小等效电容的有效办法。
采用HPG 本身给它的场线圈供电的自激式HPG ，脉冲功率技术及其应用此时的场线圈即起激磁作用又起电感储能器作用。
将若干个HPG串联使用，尤其在相邻的转子共用一个激磁线圈时，效果更好。
它不仅能使等效电容变小，而且还能提高输出电压。
自激HPG的工作过程：转子被电动机（或其它原动机）驱动而旋转，当转子达到额定转速后，使转子脱离驱动电机以惯性转动。
首先启动外部电路或利用电感储能线圈的剩磁提供少量磁通，转子切割此磁通，同时用驱动器接入电刷，与电感线圈串联的电路便获得电流，这个电流产生的磁场再激励HPG，使转子和电感线圈的电流迅速增大起来。
当电感线圈电流达到额定值后，使断路开关断开，以高压把能量传递给外负载。
2.1.3同步发电机带整流负载运行励磁方式脉冲功率技术2.1.4主动补偿脉冲发电机补偿绕组与电枢绕组串联脉冲功率技术及其应用电感L=L1−∆L cos(ωt−φ)主动补偿电机电压、电流、电感变化图：输出特性2.2电容储能电容储能是以电场方式进行储能的。
高压脉冲电容器,内感尽可能地小，能够多次重复短路放电。
双电层电容器储能密度达30kJ/kg 。
在使用电容器作为储能元件时，可以将电容器串并联，或者蓄电池与电容器组合使用。