脉冲功率电源超大电流测试技术研究
亚毫秒脉冲功率开关RSD的大电流放电试验
当 , 充 电 至 工 作 电压 , 合 K , 开 关 处 闭 磁
为 负
速半 导 体 开关 反 向开 关 晶体 管 (e esl w t e R vre S i h d y c
ya.e. 究 方 向为 脉 冲功 率 器 件 及 应 用 。 ehn t 研
图 1 S 器 件 结构 R D
1 4
电
源
学
报
总第 3 6期
充 时 间为 l 2 s ~ 。磁 开关 L饱 和后 ,主 回路 放 电 ,
脉 冲变 压器 升 压 预充 电路 如 图 3所 示 , 本 概 基 念 是 由小直径 R D( S 预充 大直 径 R D( S 。。 S RD) S R D )
D ns rR D 基 于 可控 等离 子体 层换 流 原理 , y i o, S 1 t 采用 反 向预 充 方 式 . 实 现 芯 片 全 面积 均 匀 导 通 , 论 可 理 上可无 限串联 , 只 R D器件 串并联 组成 的开 关共 多 S 用 一个 预 充 电路 。 可实 现 R D 同步开通 。 国 内相 S
第 4期 21 0 1年 7月
电
源
学
报
No. 4
J r a fPo rSu l ou n lo we pp y
J l.01 uy2 1
亚毫秒脉冲功率开关 R D的大电流放 电试验 S
彭亚斌 , 梁 琳 , 岳 辉 余
( 中科 技 大 学 电子 科 学与技 术 系 , 华 武汉 市 4 0 7 ) 3 0 4
立 了 R D器 件 仿 真模 型 I 分 析 了预充 电荷 对 R D S 9 J , S
大电流脉冲测试的方法与设计方案
图1 为原有FH544功率运算放大器输出短路电流测试原理图;图2 为脉冲激励测试法框图; 图3为功率运算放大器脉冲激励的测试原理图;图4为FX2110驱动器测试原理图,图5为功率 运算放大器测试原理图;图6为功率MOSFET测试原理图。
具体实施方式
通过下列实施例详细说明本技术的具体实施方式:
采用双路功率电压电流源提供虚地。
功率运算放大器改进后的测试原理是:PVI可提供50V浮动源以及虚地,AWG可提供精度 10ns的脉冲激励;考虑所有功率器件以及设备供电、激励源的延迟时间后,设定脉冲时间为 500us,占空比2% ,这既满足器件能够正常瞬态工作,又满足器件不会发热;这些条件量化
以后,能满足绝大部分功率器件的输出电流的测试。
这一类产品的测试,不同产品之间测试只需要更改电源电压及脉冲幅度即可完成。
通过以上三种不同类型产品的大电流测试分析,可以确定脉冲时间(500uS)及占空比 (2%),量化后的测试条件,可以覆盖绝大部分产品的电流测试,同一类产品的测试只需
开发一次测试板及测试测试程序,很大程度上降低测试成本。
接脉冲信号,脉冲幅度大于阈值电压,从数据手册中可以了解到这种器件的开启时间均较
短,2%的占空比、500uS的脉冲时间足够器件开启工作并且完成漏极电流的测试。该类器件 的漏极电流不属于短路电流,而是器件开启工作的输出电流,没有烧毁器件的风险。图6为 FX9024测试原理图,从图中看出,测试原理较为简单,设计的测试板及测试程序可以覆盖
技术领域
本技术涉及电流的测试,具体来说,涉及大电流脉冲的测试方法。
技术背景
大电流脉冲测试法是为了避免在测量时由于器件发热引起测量误差而提出的一种分立器件测
试方法,原测试方法中规定脉冲时间不大于10ms,占空比最大为2%,在此范围内,脉冲必
5.1脉冲功率测量技术
两级电阻分压器
两级电阻分压器
假如被测电压很高、前沿很快,如数MV、几ns,则 可能两级分压器的响应仍不能达到使用要求。可以考虑对 分压器的响应进行补偿。 补偿的方法就是抵消一部分电容的作用。
两级电阻分压器第一级一般用水电阻构成,高低压臂 连通以克服温度变化对分压比的影响,因此不便在第一级 使用补偿电感。
纳秒级测量技术
纳秒级高压脉冲的特点: 一、被测脉冲前沿快。被测脉冲前沿通常约在10ns量级, 有时可低达亚纳秒,即响应带宽可高达1GHz。为了使测量 系统上升时间不应超过被测波形上升时间的1/3。因此,通常 要求纳秒级高电压大电流脉冲测量系统的上升时间为亚纳秒 到十纳秒范围,而根据上述规律用于标定测量系统的方波脉 冲的上升时间应与之相当或者更小。 对于这样的上升时间要求,即使测量和标定系统中存在 很微小的杂散参数或不连续性,都可能对测量标定结果产生 显著的影响,因此测量和标定系统的设计都必须非常仔细地 考虑杂散参数和不连续性的影响。
罗柯线圈
罗柯线圈实际上是一种原边为单匝线圈、副边为多匝线圈的 无磁芯电流互感器,其典型布臵方式是载流导体或带电粒子束流 作为原边与弯成圆环状的无磁芯线圈的中心轴线重合,它的优点 是使用方便灵活,测量范围较宽。
罗柯线圈
分流器
分流器实际上是串联在被测电流回路中的一个小电阻, 通过测量其上的电压信号推知被测电流。 设计分流器需要考虑: 尽可能减小测量电阻的杂散电感、电容,例如可将电 阻设计为同轴形的(管式分流器)并与测量电缆的阻抗匹 配,同时确保牢靠的电接触。 还要保证测量电阻的峰值功率处于电阻能够长期可靠压器
电阻分压器
两级电阻分压器
两级电阻分压器在低压臂电阻较高时使用。假如低压 臂电阻选取为50欧,为了得到1000倍的分压比,则分压器 电阻将达到50千欧,即使分压器对地电容为1PF,其上升 时间也将达到11ns,因此,这时一级分压将很难达到使用 要求,所以考虑用两级分压。
一种基于低频补偿的脉冲大电流测试方法研究的开题报告
一种基于低频补偿的脉冲大电流测试方法研究的开题报告一、研究背景与意义随着电力系统的快速发展,对电力设备进行保护和检测的需求也越来越迫切。
脉冲大电流测试技术是一种常用的电力设备试验方法,可用于测量设备的电阻、电感、电容等参数,同时可以检测设备的耐电压和耐雷电冲击能力。
然而,实际应用中脉冲大电流测试技术面临着很多问题,如灵敏度不足、测试精度较低等,影响了测试结果的准确性和可靠性。
因此,本研究旨在提出一种基于低频补偿的脉冲大电流测试方法,以提高测试精度和灵敏度,为电力系统设备的保护和检测提供一种可靠的技术手段。
二、研究内容和方法1. 研究现有脉冲大电流测试技术的特点和不足之处,分析其存在的问题和原因。
2. 探究低频补偿技术的理论基础和实现原理,研究其在脉冲大电流测试中的应用机制和作用机理。
3. 设计并建立基于低频补偿的脉冲大电流测试系统,包括脉冲发生器、放大器、测量电路等部分,探究系统中各部分的设计和优化方法。
4. 开展实验研究,比较基于低频补偿的脉冲大电流测试方法和传统测试方法的差异和优劣,分析低频补偿技术对测试精度和灵敏度的影响。
5. 将实验结果与理论分析相结合,总结出基于低频补偿的脉冲大电流测试方法的优化方案和应用技巧,为其实际应用提供指导和支持。
三、研究预期成果1. 探究脉冲大电流测试技术中存在的问题和挑战,为解决实际问题提供思路和方法。
2. 提出基于低频补偿的脉冲大电流测试方法,以提高测试精度和灵敏度,增强测试结果的可靠性和准确性。
3. 设计并建立基于低频补偿的脉冲大电流测试系统,探究其性能和功能特点。
4. 开展实验验证,比较不同测试方法的差异和优劣,分析低频补偿技术的实际应用价值和前景。
5. 总结出基于低频补偿的脉冲大电流测试方法的优化方案和应用技巧,为电力设备试验和保护提供一种可靠的技术手段。
四、研究进度安排本研究计划为期2年,具体工作进度安排如下:第一年:文献调研,问题分析,低频补偿技术理论研究。
电快速脉冲群试验大型电器试验方法
电快速脉冲群试验大型电器试验方法以电快速脉冲群试验大型电器试验方法为标题,我们将介绍一种用于大型电器试验的电快速脉冲群试验方法。
该方法是一种常用的电器试验方法,用于测试大型电器在电快速脉冲群作用下的耐受能力。
本文将详细介绍该试验方法的原理、步骤和应用。
电快速脉冲群试验是一种电器试验方法,用于模拟大型电器在电快速脉冲群作用下的工作环境。
该试验方法可以评估电器的耐受能力,并验证其设计和制造是否符合标准要求。
该方法在电气工程、电力系统和电子设备等领域得到广泛应用。
该试验方法的原理是通过施加电快速脉冲群到待测电器上,观察其对脉冲群的耐受程度。
电快速脉冲群是由高压脉冲组成的,其特点是脉冲间隔时间短、脉冲幅值高、脉冲上升时间和下降时间快。
通过改变脉冲群的参数,可以模拟不同的工作环境和故障情况。
该试验方法的步骤如下:1. 准备试验设备:包括电快速脉冲群发生器、高压电源、电流测量仪等。
确保设备能够提供稳定的电压和电流。
2. 设定脉冲参数:根据试验要求和标准要求,设定脉冲群的参数,如脉冲幅值、脉冲间隔时间、脉冲上升时间和下降时间等。
3. 连接测试电路:将待测电器与电快速脉冲群发生器和电流测量仪连接起来,确保电路连接正确。
4. 施加脉冲群:通过电快速脉冲群发生器,将设定好的脉冲群施加到待测电器上。
观察待测电器在脉冲群作用下的电流变化和电器的工作状态。
5. 观察和记录结果:根据试验要求,观察待测电器在脉冲群作用下的工作状态。
记录电流变化、电器的工作状态和任何异常现象。
该试验方法的应用范围广泛。
例如,在电力系统中,可以使用该方法测试变压器、断路器、隔离开关等设备的耐受能力。
在电子设备中,可以使用该方法测试电源、开关电源等设备的稳定性和可靠性。
该方法还可以用于评估电器的抗干扰能力和电磁兼容性。
电快速脉冲群试验是一种常用的大型电器试验方法,用于评估电器在电快速脉冲群作用下的耐受能力。
该方法的原理简单,步骤清晰,应用范围广泛。
高精度高压脉冲电源原理与实验研究_但果
第43卷第5期2003年9月大连理工大学学报Journa l of Da l i an Un iversity of TechnologyVol.43,No .5Sept 12003文章编号:100028608(2003)0520623204收稿日期:2002204218; 修回日期:2003205210.作者简介:但 果(19752),男,博士生;邹积岩3(19542),男,教授,博士生导师.高精度高压脉冲电源原理与实验研究但 果1, 邹积岩31, 丛吉远1, 刘 凯2(1.大连理工大学电气工程与应用电子技术系,辽宁大连 116024;2.信息产业部合肥38所,合肥 230088)摘要:在脉冲电场非热效应应用中,高精度高压脉冲电源是关键技术之一.利用大功率开关器件(IGBT )配合脉冲升压变压器可以得到高精度高压脉冲电源.该电源通过复杂可编程逻辑器件(CPLD )来产生脉冲触发信号,经大功率IGBT 专用驱动模块驱动,可以实现脉冲电压在0~10kV ,脉冲频率在10H z ~5kH z,脉冲宽度在2~30Λs 以及脉冲个数在1~100内的精确控制,并可实现脉冲宽度以1Λs 为步长增减,可以满足脉冲电场非热效应应用的参数要求.关键词:高压脉冲电源;复杂可编程逻辑器件;非热效应中图分类号:TM 832文献标识码:A0 引 言非热效应是目前生物电磁学研究的热点之一,利用脉冲电场非热效应对液态食品灭菌不会破坏其营养成分(蛋白质、氨基酸和维生素等).在非热食品处理技术中,脉冲电场(PEF )是目前效果最好的、最有工业前景的技术[1].研究表明:上升沿小于1Λs,脉宽为5~15Λs,场强为10~50kV c m 的脉冲电场就可用来对液态食品进行非热效应灭菌[2].电场强度、处理时间及频率是脉冲电场非热灭菌电气上的关键参数[3],因此为了详细研究脉冲电场非热灭菌的机理与各主要参数之间的关系,就必须研制一高精度高压脉冲电源.脉冲电场非热液态灭菌处理系统主要由脉冲电源和处理室构成,其中脉冲电源是其核心部分.以往研制的脉冲电源中主要有:利用L 2C 脉冲成型网络产生的脉冲高压[4];利用脉冲电容储能、触发放电产生的脉冲高压[5];或者是利用逆变,串联谐振来产生脉冲高压[6].这几种高压脉冲电源虽然能够产生较高的电压幅值,但脉冲波形得不到精确控制,波形较差,基本上没有平顶,而且重复频率低,脉冲的个数较难控制.近年来,国外用大功率电力电子器件的串并联实现高压脉冲电源, 控制方便,波形及负载适应能力均可达到很高水平,但高压电力电子器件成本高,可靠性也难以得到保证[7].本文把传统变压器的方法与电力电子器件的应用结合起来,提出了新的电源结构设计.1 系统设计1.1 系统的原理电路为了得到良好的高压脉冲波形,而且脉冲频率、脉冲宽度和脉冲个数可控,选择了如图1所示的IGB T 集电极输出的主电路拓扑结构.其中平板电极电容器为负载,可以等效为电阻和电容的并联;具体参数的计算见1.2.利用普通工频变压器一次升压,采用全桥可控整流,即使输入在一定范围内变化,输出能够得到稳定直流1000V (一般电力电子器件的上限工作电压);开关器件选用绝缘栅双极晶体管IGB T.IGBT 的工作特性有陡峭的上升沿和下降沿,而且较容易控制.利用脉冲升压变压器对IGB T 输出的高精度脉冲波形进行升压,使加在平板电极处理室上的脉冲电压达到10kV 以上.对上述电路稍加变化,增加电容,利用半桥拓扑结构可获得双极性的高压脉冲;或者增加IGB T ,利用全桥拓扑结构亦可获得双极性高压脉 冲.在相同输入电压下,利用全桥实现的双极性脉冲电压是利用半桥实现的双极性脉冲电压的2倍,但使用开关管多,成本较贵.图1 高压脉冲电源主电路拓扑结构图F ig 11 M ain circuit topo logy of h igh vo ltage pulsegenerato r1.2 主要元件的典型参数选取元件参数主要取决于负载.该电源的负载为装有液态食品的平板电极处理室,其等效电容可由下式表达:C =Εs d(1)式中:Ε为平板电极中液体的介电常数;s 为平板电极与液体接触的面积(m 2);d 为平板电极两电极板间的距离(m ).等效电阻可表示为R =Θd s(2)式中:Θ为液体的电阻率.结合本研究的实验装置,平板电极与液体接触的面积最大为2.5×10-3m 2,电极间距离为1c m.当电极处理室中装有细菌培养液时,由公式(1)、(2)可计算出其等效电容和电阻分别为C c =0.35nF,R c =1808(水的相对介电常数和电阻率分别取为80和908 m ),用高级电桥测量得到C m =57nF,R m =2408.其中等效电容的计算值和测量值差别较大,原因主要在于对处理液的介电常数取值的误差(通常不同的水的介电常数能相差几到几十倍)上,以及平板电极的边缘效应上.由于不同液态食品的电阻率差别很大,在设计中要考虑适合多种液态食品的处理.液态食品的电阻与电容需由实验测取,电阻须大于上述值,电容须小于上述值.考虑到不同处理介质的电阻率和介电常数差别较大,将脉冲变压器次级的脉冲电流定为100A ,初级的电流设为1000A ,选择日本东芝公司M G1200V 1U S51(1200A ,1700V )的IGB T.1.3 控制电路及实现控制脉冲频率、宽度和个数,就是产生频率、宽度和个数可控的驱动波形.为了能用于不同处理对象,要求脉冲电源的宽度以1Λs 为步长增加或减少.由于用普通的模拟器件无法得到准确稳定的脉冲驱动波形,本设计采用复杂可编程逻辑器件(CPLD ),型号为A ltera 公司生产的EPM 7128SL C84.此种芯片为数字可编程,很容易通过单片机和上位机进行通信,其处理的速度根据外加时钟频率而定,最高可达150M H z .具体控制电路如图2所示,在确定了脉冲的频率、宽度和每次作用的个数后,以CPLD 的时钟频率为参考,通过编程或者组合逻辑设计,在CPLD 内部实现所需要的触发信号;此触发信号经隔离、放大后作为IGB T 专用驱动模块的输入、输出控制IGB T.该电源所使用的时钟频率为2M H z,周期为0.5Λs,通过编程或设计完全可以实现以1Λs 为步长增减.图2 控制系统结构示意图F ig 12 Constructi on draw ing of con tro l system 为了使电源能够长时间稳定工作,增加了保护检测部分,因为脉冲上升沿要小于1Λs,因此保护检测部分必须具有ns 级的响应速度.1.4 脉冲变压器脉冲变压器的设计主要考虑响应特性,保证波形失真小.首先是变压器铁芯,选用超薄取向冷轧硅钢片,厚度为0.08mm.要获得陡峭的上升沿,脉冲变压器就必须有小的分布电容和漏感.可采取减少次级匝数来获得较小的漏感和分布电容,但是这样会增加脉冲的顶降和铁芯的体积.综合考虑各种因素,试验取带厚为0.08mm ,带宽为16mm ,导磁率为1.6T 的薄硅钢片做磁芯.为了减小漏感和高频趋肤效应,变压器的初级及次级均采取并联绕制形式[7].加之其他严格的工艺保证,试品达到了亚Λs 级的响应速度.脉冲变压器输入为单极性脉冲波时,铁芯中会产生剩余磁感应强度.为了使其能够正常工作,必须减小剩余磁感应强度.可以采用在铁芯中增加气隙的方法,但是此方法存在一些明显的缺点[7].最有效的方法是对脉冲变压器铁芯施加去磁磁场,当去磁磁场强度H q =-(1~2)H c (Hc为铁芯额定磁场强度)时,能显著提高磁感应增量和脉冲磁导率[7].本文取直流电流去磁,使H q =-2H c ,在放电周期之间达到了完全去磁的效果.426大连理工大学学报第43卷 2 试验结果及讨论图3~6是利用美国泰克TD S300M 示波器,P6015A (1000∶1)高压探头测得的负载上的电压波形,脉冲宽度分别为4、5、8、10Λs.图3 脉冲宽度为4Λs 的试验波形F ig 13 4Λs V o ltage pu lse w avefo rm图4 脉冲宽度为5Λs 的试验波形F ig 14 5Λs V o ltage pulse w avefo rm图5 脉冲宽度为8Λs 的试验波形F ig 15 8Λs V o ltage pu lse w avefo rm图6 脉冲宽度为10Λs 的试验波形F ig 16 10Λs V o ltage pulse w avefo rm 从图3~6可以看出,该脉冲电源实现了以1Λs 步长增减的功能,并且在所设计的脉冲宽度内都能获得良好的脉冲波形.由于脉冲变压器存在漏感和杂散电感,在IGB T 高速开启和关断时会产生较大的d I d t 和d V d t ,容易损坏IGBT ,必须添加吸收电路网络和构建脉冲变压器的续流回路.因为该脉冲电源的占空比很小,可采用简单适用的RCD 吸收网络,如图7所示.但参数必须满足公式(3)、(4)所列的条件[8].其中C ≥i c md V ce d t(3)V ce I cr m ≤R ≤t fg m in4 C s(4)式中:i c m 为集电极最大电流;d V ce d t 为关断时电压变化率;V ce 为最大集电极2发射极电压;I cr m 为集电极允许通过最大电流;t fg m in 为基极、发射级最小导通时间.为了改善脉冲波形,在精确设计吸收电路的同时,还需在脉冲变压器输入端反向并联一大电流二极管,关断后可以形成续流回路,最大限度地减小IGB T 关断后产生的反冲电压.为了降低当IGB T 关断后变压器内部的电流,使变压器铁芯正常工作,减小噪声,反向二极管应串联一电阻和无感电容的并联单元,电阻的大小依据电压的高低和脉冲占空比来确定.图7 系统的吸收回路、续流回路和抑制电感F ig 17 Supp ressive,aux iliary circu its of pulsegenerato r526 第5期 但 果等:高精度高压脉冲电源原理与实验研究 由于负载等效为一电阻和电容的并联,在IGB T导通瞬间,电容短路,整个电源回路中电压就全部承受在电源的内阻和接线电阻上,因此有很大的d I d t.在回路中必须添加一限流电感,从前面的脉冲前沿的计算中可知,脉冲上升沿还留有一定的裕量,添加电感的大小需在满足脉冲波形上升沿的要求和有效减小d I d t两者中实验选择一最优值,该电源中选用铁氧体磁环绕制的值为50ΛH的电感.3 结 论综上所述,采用IGB T配合脉冲升压变压器这种技术路线,利用CPLD产生触发信号,可准确控制脉冲电源的频率、脉宽及每一次作用到处理室的脉冲个数,在一定范围内完全可以实现高压脉冲波形随驱动波形的控制,能够满足脉冲电场非热液态食品处理技术的理论和实验研究的需要.参考文献:[1]JEYAM KONDAN S,JA YA S D S,HOLL EY R A.Pu lsed electric field p rocessing of foods:a review[J].J Food Protect,1999,62(9):108821096. [2]BA R SO T T I L,M ERL E P,CH EFT EL J C.Foodp rocessing by pu lsed electric fields[J].PhysA spects,Food Rev I n t,1999,15(2):1632180.[3]BA RBO SA2C A′NOVA S G,GO′N GORA2N IETO, M arcela M,et a l.Pu lsed electric pow er in food p reservati on[A].Conference of Food Eng i neer i n g[C].R eno:[s n],2001.[4]ZHAN G Q ing2hua,BA RBO SA2CA′NOVA S G, S W AN SON B G.Engineering aspects of pu lsed electric field pasteurizati on[J].J Food Eng,1995, 25(2):2612281.[5]吴为民,李树杰,许东卫.脉冲高压液体灭菌技术的研究[J].高电压技术,1994,20(4):326.[6]王艳玲,周平安,回容德.脉冲高压电源的研制[J].电测与仪表,1997,34(11):8210.[7]王瑞华.脉冲变压器设计[M].成都:成都电子科技大学出版社,1988.[8]PENDHA R KA R S,TR I V ED I M,SH ENA I K.E lectro ther m al si m ulati ons in punch th rough andnonpunch th rough IGBT′s[J].I EEE Tran s on ElectrD ev ices,1998,45(10):222222231.Pr i nc iple of h igh prec ise h igh voltagepulse power and its exper i m en ta l researchDAN G uo1, ZOU J i2ya n31, CONG J i2yua n1, L I U Ka i2(1.D e p t.of Ele c tr.a nd Ele c tron Eng.,D a lia n Univ.of Te chno l.,D a lia n116024,C hina;2.No.38I ns t.of M inis t.of I nf.I nd.,He fe i230088,C hina)Abstract:A h igh2p recisi on and h igh2vo ltage p u lse generato r,w h ich is m ade up of h igh2pow er s w itch apparatu s,is p ropo sed.It u tilizes com p lex p rogramm ab le logic device(CPLD)to generate trigger signals and to be driven by special driven2m odu le.T h is h igh2vo ltage pu lse generato r can con tro l pu lse vo ltage from0to10kV,p u lse frequency from10H z to5kH z,pu lse w idth from2to30Λs w ith the step length1Λs,and pu lse num bers from1to100.T he pow er is satisfied w ith the app licati on of non2therm al effect under p u lsed electric fields.Key words:h igh2vo ltage pu lse generato r;CPLD;non2ther m al effect626大连理工大学学报第43卷 。
(完整)高功率脉冲电源
HK系列高功率脉冲电源一.概括所谓高功率其实不是指电源的输出功率大,而是指将低功率存贮压缩后,在瞬时开释出大能量脉冲。
该项技术主假如用在拥有激发性质的负载上,用以在瞬时获取更高的激发成效。
因为功率在储存时期不用耗能量,所以电源效率获取大大加强,电能利用率比传统电源高 1 个甚至几个量级,负载上几乎不会产生热量消耗。
因为实现原理复杂,对原器件要求苛刻等原由,当前国内几乎没有商业化产品,只限在大功率微波源、激光器、电磁轨道炮、电子对撞机等军事科技领域。
但小型化产品已经开始出此刻有关院校和各样实验室中。
我们就是在这类状况下开发出近似功能的适用化脉冲电源。
所谓近似是因为我们采纳的是前级压缩技术,用压缩后的脉冲驱动功率元件,比直接末级压缩仍有必定的差距,因为末级压缩技术需要更高地研发成本。
还有就是我们针对的应用对象不具备那样高的价值。
自然与传统电源对比它仍旧拥有很高的效率,各项指标超出 1 倍以上。
仍属于高功率电源范围。
二.电路构成1、办理器微办理器是采纳意法半导体(ST)企业生产的STM32F系列Cortex-M3 内核的 32 位产品。
办理器主用来产生基准时钟频次和各样信号的收集和运算。
依据收集到的各样包含键盘输入、运行中的电压、电流、频次、占空比、主元件运转中的温度等信号,判断电源的工作状态,依据运算结果指挥整个电路达成保护、跟踪调整等工作,并将结果显示在控制面板上。
2、控制电路控制电路经过两个控制面板达成对电源的控制和参数读取。
主控制面板包含 5 个按键,分别是占空比+、占空比 - 、频次 +、频次 - 和频次位选择。
分别用来调整占空比和频次,此中频次位选择是用来选择调整个位、十位、百位、千位或万位的哪一位来调整,以节俭调整时间。
副控制面板包含上下两个翻页,分别用来翻阅运转中的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率等运转参数。
3、显示电路显示电路经过 2 个显示面板来显示运转中的参数。
主显示面板用来显示运转频次和占空比、副显示面板用来显示运转中的电气参数。
用于大功率led测试的脉冲式程控电源设计
2019年第18卷第20期产业与科技论坛用于大功率LED测试的脉冲式程控电源设计□吕健滔【内容摘要】大功率LED在普通照明和工业应用中都有取代传统光源的趋势,因此对其制造技术的要求也越来越高。
在大功率LED的制造流程中,需要对其进行电性能测试,并根据测试结果进行分选。
测试设备的核心是恒流源,目前的恒流源普遍存在电流过冲和恒流上升沿过长的缺点。
本文设计一种基于嵌入式系统和独有的电流上升算法的测试电路,可在几十微秒的时间内达到恒流状态,并采用过流保护机制防止过冲对LED造成损坏。
新的测试方法可有效提高大功率LED的测试效率,并减小由于过冲电流损伤LED芯片所带来的经济损失。
【关键词】程控电源;脉冲式;大功率LED【基金项目】本文为佛山科学技术学院物理与光电工程学院创新人才培养教改/科研基金项目研究成果。
【作者简介】吕健滔(1980.5 ),男,广东佛山人;佛山科学技术学院物理与光电工程学院副教授,博士;研究方向:光电子技术一、大功率LED测试问题的提出节能环保是目前人类社会发展的重要课题之一,而大功率LED由于具有较高的发光效率,有望在照明等领域全面取代传统光源。
我国在大功率LED的生产行业一直占据着较大的份额,并且有逐年上升的发展趋势。
大功率LED的生产环节主要包括芯片制作和封装两个重要的方面,而封装环节的后段环节,则需要对LED灯珠进行全面的测试,包括电学性能、光色参数以及热学性能三个主要部分[1 3]。
第一,电性能测试尤为重要,它将决定着LED灯珠的基本工作特性。
在电性能的测试中,一般需要大功率的恒流电源为LED供电,并要求恒流源有较好的可重复性和稳定性。
第二,由于大功率LED测试一般是在自动化产线上完成,测试速度也是一个与经济效益密切相关的参数,因此要求电源有较快地达到稳定电流输出的爬升速度。
第三,由于传统的脉冲电源在工作过程中都不可避免地会出现电流过冲现象,并在测试过程中损坏待测LED灯珠。
可控大功率脉冲电源的研究与设计的开题报告
可控大功率脉冲电源的研究与设计的开题报告一、研究背景随着科技的不断发展,大功率电源在工业、通讯、医疗等领域中得到了广泛应用。
而在实际应用中,可控大功率脉冲电源的需求更加迫切。
可控大功率脉冲电源具有输出电压高、输出电流大、响应速度快等特点,可以满足一些特殊的工业应用需求,如电火花加工、电化学反应等。
因此,开发可控大功率脉冲电源具有重要的现实意义和应用价值。
二、研究目的本论文旨在研究和设计一种可控大功率脉冲电源,该电源具有以下特点:1. 可以输出高电压、大电流的脉冲信号;2. 信号的频率和宽度可调,实现信号的多种波形;3. 输出脉冲信号的稳定性高,具有保护电路,避免损坏负载;4. 采用数字控制,实现远程控制和数据采集。
三、研究内容本论文的主要研究内容包括:1. 可控大功率脉冲电源的工作原理和结构设计;2. 控制电路的设计,包括数字信号处理器(DSP)和模拟前端电路的设计;3. 输出部分的设计,包括功率放大器的设计、输出滤波网络等;4. 保护电路的设计,包括过流、过压、过热等保护电路的设计;5. 软件开发和测试,包括控制软件和数据采集软件等的开发和测试。
四、研究方法本文采用的研究方法主要包括文献调研、理论研究、软件仿真和实验验证。
在文献调研阶段,将搜集国内外相关文献,掌握可控大功率脉冲电源的基本情况和研究现状。
在理论研究阶段,将进行可控大功率脉冲电源的工作原理、控制电路的设计原理等方面的理论研究。
在软件仿真阶段,将采用MATLAB等软件进行系统的仿真,并对系统的性能进行评估。
在实验验证阶段,将设计和制作可控大功率脉冲电源样机,并对系统的性能和实用性进行实验验证和测试。
五、论文结构本论文拟按如下结构撰写:第一章:绪论介绍可控大功率脉冲电源的基本情况和研究背景、目的和意义。
同时,阐述了研究内容和研究方法。
第二章:可控大功率脉冲电源的工作原理和结构设计详细介绍了可控大功率脉冲电源的工作原理和系统结构设计,同时对信号发生器、功率放大器、输出滤波网络、保护电路等部分进行详细的设计。
应用脉冲电流检测技术的电力设备故障检测研究
应用脉冲电流检测技术的电力设备故障检测研究近年来,随着电力设备的大规模应用,设备故障检测成为电力行业中一个十分重要的环节。
传统的故障检测方法很难满足现代电力设备的检测要求,因此,一些新兴的故障检测技术逐渐受到了广泛的关注。
其中,脉冲电流检测技术应用在电力设备故障检测上,具有非常显著的优势。
脉冲电流检测技术是利用脉冲电流的高能量短脉冲特性,直接对被测物体进行检测的一种无损检测方法。
当脉冲电流经过被测物体时,其能量被物体吸收并转化为热能,形成微米级别的局部加热区域。
由于不同材料的热导率和热容量不同,因此通过测量这些局部加热区域的形态、大小和分布,可以对被测物体的结构、材料及内部缺陷进行定性或定量的评估和分析。
电力设备通常由大量复杂的金属结构和绝缘材料组成。
利用脉冲电流检测技术不仅可以对这些金属结构进行检测,还可以直接检测绝缘材料内部的缺陷。
例如,通过加热高压电缆的绝缘层,可以准确检测出绝缘层中存在的内部小缺陷;通过加热变压器内部的油漆绝缘层,可以检测出绝缘层中的裂纹、气泡等缺陷;通过加热压力容器壳体,可以检测出壳体表面或内部的裂纹、变形等缺陷。
从技术角度分析,脉冲电流检测技术具有以下优势:一、无需拆卸设备,直接检测内部缺陷,无损检测。
二、方法简单、操作方便,不需要特别的高级测试技术。
三、能够检测到微小的缺陷,重大故障前即可发现。
四、检测数据处理简单,容易得出评估结果。
以上是对于脉冲电流检测技术本身的分析,下面我们从应用方面来探讨其在电力设备故障检测中的实际应用。
1. 高压电缆故障检测高压电缆是输送电能的重要组成部分,在电力系统中发挥着至关重要的作用。
高压电缆故障导致的电力中断是电力行业中十分常见的一种故障,给电力生产和社会生产造成了严重影响。
利用脉冲电流检测技术,可以准确检测到高压电缆绝缘层内部的小裂纹、气泡等缺陷,实现了对高压电缆故障的提前预警与及时修复。
2. 变压器故障检测在电力系统中,变压器是电能转换和输送的重要设备,其质量和可靠性对于电力系统的正常运行具有至关重要的影响。
脉冲功率测试技术
脉冲功率测试技术光电电流互感器原理及应用电流互感器作为电力系统中的重要设备,对电力系统的正常运行和电力的精确计量有非常重要的作用。
目前光电混合式电流互感器己进入实用化研究阶段,采用先进的电子和光学技术,无论对于光电混合式电流互感器的研制还是推广都非常重要。
实践证明,采用这种方法设计的光电混合式电流互感器工作可靠、集成度高,有效的解决了高压端与低压端间的绝缘等问题,能够克服传统电磁式电流互感器的缺点,因此为光电混合式电流互感器在变电站自动化系统中的广泛应用积累了经验。
1 光电混合式电流互感器的分类光电式电流互感器可分为无源型和有源型两大类,前者基于光学传感技术,一般是基于法拉第(Faraday)效应等磁光变换原理,这类互感器直接用光进行信息变换和传输,与高电压电路完全隔离,具有不受电磁干扰,测量范围大,响应频带宽,体积及便于数字传输等优点,其特点是在高压侧部分无需电源,故称为无源电子式电流互感器;后者基于电磁感应原理,如采用无铁心的Rogoswki线圈,这类电子式电流互感器与常规电流互感器较相似,但体积小,暂态响应好,可靠性高,可以直接以模拟量形式输出,也可将信号数字化后用光纤技术进行信息传送,这样大大简化了互感器的绝缘结构,适用于高电压系统,这类电子式电流互感器的特点是高压侧有电子电路,需要有电源对其供电。
故称为有源电子式电流互感器。
(1)无源型光电电流互感器的工作原理及其结构所谓无源型光电电流互感器乃是传感头部分不需要供电电源的电子式电流互感器。
其基本原理是利用了光的传播原理。
光在传播过程中,如果在垂直于光传播方向的平面内,光矢量始终沿一个固定的方向振动,就称这种光为线偏振光。
磁场能使本来不具有旋光性的物质产生旋光性。
即当一束线偏振光穿过无旋性介质时,如果在介质中沿光的传播方向施加一个外磁场,光通过介质后,光的振动面就会转过一个角度,这种现象被称为磁致旋光效应或法拉第效应。
对于给定的介质,振动面的转角与介质的长度L及磁场强度H成正比,即=VHL其中,比例系数v叫做费尔德(Verdet)常数,由介质和光波波长决定。
强脉冲电场测量技术研究
强脉冲电场测量技术研究程奇峰;倪建平;孟萃;刘以农;程诚【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2008(000)009【摘要】强脉冲电场测量技术在强流加速器系统电磁兼容设计、核电磁脉冲(NEMP)测量、雷电电磁脉冲(LEMP)效应研究以及高压输电线、大功率开关的电磁辐射测量中起着关键的作用,测量结果的有效性直接影响到理论研究和系统设计的正确性.本文系统地回顾了强脉冲电场测量技术的发展,对有源电光调制法和基于Pockels效应的无源电光调制法两种常用方法进行了详细的分析比较,说明测量系统的研究正朝着提高稳定性、探头微小化、探头无源化、提高带宽、提升灵敏度、后端信号处理便捷、系统维护方便、容易实施标准化测量等方向发展;文章还对测量实践中的屏蔽、信号区分以及获取特征量等具体方法和技巧作了研究,为强脉冲电场的准确测量打下基础.【总页数】7页(P6-11,24)【作者】程奇峰;倪建平;孟萃;刘以农;程诚【作者单位】粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学)北京清华大学工程物理系,北京,100084;粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学)北京清华大学工程物理系,北京,100084;粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学)北京清华大学工程物理系,北京,100084;粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学)北京清华大学工程物理系,北京,100084;粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学)北京清华大学工程物理系,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM937.1【相关文献】1.强脉冲-酸化压裂(同步)复合技术研究与应用 [J], 吴晋军;张荣;陈周2.强脉冲中子源时间分布下降沿探测技术研究 [J], 郭洪生;杨高照;胡青元;司粉妮;彭太平3.强脉冲光技术研究进展与临床应用 [J], 徐薇;宋文婷4.强脉冲超硬X射线产生技术研究 [J], 蒯斌;邱爱慈;王亮平;林东生;丛培天;梁天学5.高性能强流脉冲电子束源关键技术研究 [J], 荀涛; 杨汉武; 张军; 刘列; 张建德因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
脉冲电源调研方案
脉冲电源调研方案背景脉冲电源被广泛应用于各种电子设备中,如计算机、通讯设备、医疗设备等。
其具有功率密度高、效率高、体积小等优点,但由于其工作原理复杂,调制调制方式多样,因此在使用上存在一些问题。
本文将对脉冲电源进行调研,提出相应的解决方案。
调研问题1. 开关频率对电源性能的影响随着开关频率的增加,电源的效率会提高,但同时也可能会带来一些负面影响,如发射干扰、功率损耗等。
因此,需要深入研究开关频率对电源性能的影响,找到最佳的开关频率范围。
2. 不同调制方式的优缺点目前,脉冲电源调制方式多种多样,如PWM调制、脉宽调制、频率调制等。
每种调制方式都有其独特的优缺点,需要对其进行分析和比较,从而选取最适合的调制方式。
3. 稳定性和可靠性考虑脉冲电源在实际使用中,其稳定性和可靠性都是至关重要的。
因此,需要在调研中考虑这两方面的因素,找到稳定性和可靠性优良的电源。
调研方案1. 实验调研通过实验手段对脉冲电源进行调研。
首先建立各种不同开关频率下的电源性能测试方法。
在不同开关频率下测试电源的效率、输出电压稳定性等性能指标,找到最佳的开关频率范围。
其次,通过实验比较不同调制方式的优缺点,选取最适合的调制方式。
2. 理论研究对脉冲电源的工作原理、稳定性和可靠性进行理论分析和研究,建立对电源内部结构的详细模型和数学模型。
通过理论研究,找到电源性能的影响因素,从而通过改进电源结构、控制算法等方面提高电源的稳定性和可靠性。
3. 数据统计和分析在实验和理论研究的基础上,对脉冲电源进行数据的统计和分析。
通过对数据的统计和分析,综合得出最佳的电源调制方式和结构,最终确定解决方案。
结论通过本文对脉冲电源进行调研,找到最佳的电源调制方式和结构,以提高电源的性能和可靠性。
同时,通过本文的研究,还可以为脉冲电源的进一步研究提供一定的参考和借鉴。
微分电路法测量脉冲大电流的实验研究
本文通过直接 对 电容器分压 进行微分 的方法 , 得
到 了回路 中电流 的变化 曲线 , 采用测量 回路 与主 回 并
基 金 项 目 : 西 省 科 技 厅 1 15重 大 科 技 专 项 ( 目编 陕 31 项
号 :0 7 D G 3 ) 20 Z K 一 6 。
的 电流值 。
l 脉 冲 电流 发 生 电路
实验 电路 如 图 1所示 :
K D K2
文 献 中列 举 了三种 测 试脉 冲电 流 的方法 : 电流
测 量线 圈法 , 又称 为 罗果夫 斯基 线 圈法 ; 流器 法 ; 分
L
光学方 法 。这三种 方 法 适 用 于低 频 环 境 , 于 高频 对 电流 的测量 , 误差 较大 , 并且容 易受 到环境 中杂 波 的 影 响 , 量 的曲线 毛 刺 太 多 。方便 准确 的测量 出 回 测 路 电 流 是 脉 冲 电 容 器 对 电 感 线 圈 放 电 的 重 要 问
t i o p i bti e y t e dfe e t lo e p rilv l g he ma n l o so a n d b h i r ni ft a ta o t e.We c n g tt e p le c re tb a- f a h a a e h u s u r n y r t
题 。
图 1 脉 冲 电 流发 生 电路 图
图 1中 c为储 能 电容 器 , 为 放 电线 圈 , 为 调压 器 , 为 高 压变 压器 , D为 整 流二极 管 , 、 R、 为 为分压 电 阻 , 、 为控制 开关 。 。 电路 分为两 个不 同作 用 的回路 。一 个是 充 电回 路 , 电网 中的电能通 过高 压变压 器 , 把 整流二 极管储
大功率电化学脉冲电源技术研究
图1脉冲电源总体结构1.1AC-DC交直流变换电路我国电网采用电压为220V的交流电,因此,AC-DC变换器必须具有整流滤波电路,将交流电转换为直流电输出。
其中滤波器主要用于抑制外界对电路产生的干扰,屏蔽电路对电网的干扰信号。
常用的AC端滤波器主要是π型滤波器,其可有效抑制存在于电网和电路中的差模干扰和共模干扰,是一种简单有效的滤波电路。
[3]整流器一般选用硅整流器件,由于输入工频科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision科技视界波电路。
[5]电容滤波电路将整流过的直流脉动电压的直流分量滤除,使输出电压平稳且质量较高。
通过使用电容滤波器输出所需的直流电压,然而,输入电流不是随输入电压变化的正弦波型,而是窄脉宽的脉冲波形。
脉冲电流中的大量高次谐波不仅污染电网,且降低整流电路的功率因数。
使用电容滤波器的整流电路,其功率因数只有0.6~0.7。
功率因数校正技术(PFC )可提高功率因数,减小电流畸变。
加入PFC 电路的整流器,其功率因数高达0.99,甚至更高。
1.2DC -DC 直流变换电路电化学加工过程中,为保证加工精度和效率,一般要求较高的电流密度,电化学抛光的电流密度达到30A /cm 2。
为了减小DC -DC 变换器的体积,通常使用高频变压器作为DC -DC 变换器的主变压器,以提高变换效率。
[5]由于电化学加工脉冲电源要求输出功率较大,因此采用结构较为复杂的全桥式电路拓扑才能够满足要求。
通过更换大容量的开关管和优化驱动电路,并使用较大的高频变压器磁芯或多个变压器并联,同时适当的提高电路的工作频率,可以将全桥DC -DC 变换器的最高输出功率提升至数十千瓦,完全能够满足较大功率的电化学加工要求。
全桥软开关技术能够进一步降低开关管的开通和关断损耗,全桥软开关是在原有的电路中加入谐振电路,使主开关管的开通和关断发生在电压或电流的过零点,从而降低损耗的方法。
宽带脉冲大电流测量及大数据分析技术
偏振片就会随着平行于光纤方向的磁场发生旋转,
产生的法拉第旋转角与被测电流成一定的函数关
系。这种电流测量方法具有宽频特性,适合于宽带
脉冲大电流测量。当宽带脉冲大电流测量数据量较
大时,传统的数据分析方法由于处理速度慢,已经不
再适应,迫切需要将大数据分析技术应用于宽带脉 冲大电流测量数据分析中。[9-10]
围内的全部调节。[3] 由于多磁路变压器等大电流装置体积、重量庞
大,安装较 为 复 杂,且 连 续 运 行 等,给 测 试 带 来 困 难。[4-6]这也是造成 “实 验 室 量 值 与 工 业 现 场 脱 节, 即实验室的标准量值无法传递到工业现场,现场的 大电流测量仪表也很难到实验室校准”尴尬局面的 原因之一。[7-8]
为了满足现场实际需求,本文研究了多磁路调
压变压器宽带脉冲大电流测量与大数据分析技术,
采用法拉第磁光效应实现电流测量,采用卷积神经
网络进行测量大数据分析,为现场大电流测试与数
据分析提供借鉴。
1 多磁路调压变压器电流测量实验方案
,:
;<6
=)6
>?@A6
()*+,-
,7896
BC
& '
. / 0
678
9:;
1
:5
2
!" #$ %&
'( )* +,
图 2 脉冲电流对比测量图
图 3 多磁路调压变压器测试实验图
图 1 基于法拉第磁光效应的大电流测量原理
多磁路调压变压器电流测量实验运用了法拉第 磁光效应和安培定律,电流测量原理框图如图 1所 示。其中,光路系统为反射式 Sagnac干涉仪,光源 发出的光经 过 环 形 器,由 起 偏 器 变 为 线 偏 振 光,经 45°光纤熔点进入保偏光纤的快、慢轴,两束正交的 线偏光经相位调制器调制后沿保偏延迟光纤传输, 并由 1/4波片变为左旋、右旋圆偏振光,在被测电 流的作用下,两束正交的圆偏振光之间产生与被测 电流成正比的相位差,经传感光纤末端反射镜反射 后沿原路返回,相位差加倍。两束正交圆偏振光经 1/4波片再次变为线偏振光,但偏振方向发生了互 换(原来沿保偏延迟光纤快轴传输的光此时沿慢轴 传输,原来沿保偏延迟光纤慢轴传输的光此时沿快
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
脉冲功率电源超大电流测试技术研究
随着脉冲功率技术的进步与发展,以及国防、工业等众多领域对高功率、大电流的迫切需求,高功率脉冲电源系统得到了广泛的应用,因此,对大电流测试技术的要求也就越来越高。
目前,电流测试领域常用的测试方法由于稳定性不足、量程有限、测量精度不高等缺陷,无法满足具有兆安级放电电流的高功率脉冲电源的测试需求。
因此,提出了一种基于罗氏线圈的超大电流测试技术。
针对脉冲电源系统在充放电过程中的强电磁干扰,通过COMSOL有限元分析软件的AC/DC
磁场模块建立模型对该电磁环境进行仿真分析,以确定采集系统在该电磁环境中的安全测试距离;分析比较了目前几种比较常用的大电流测试方法的优缺点,选择了适合脉冲电源系统的罗氏线圈电流测试技术,并设计了完整的电流测试系统,包括罗氏线圈、积分器和数据采集存储电路;为确保试验人员在充放电试验中的安全,提出了远程无线控制功能以实现对采集系统的远程监控。
采集系统以FPGA作为主控单元,完成对A/D转换、Flash存储、远程无线控制及USB数据回读的逻辑控制,并对各时序逻辑设计进行了仿真。
最后对电流采集系统进行了功能测试与验证,各功能均满足设计要求。
在脉冲功率电源的充放电试验中,电流采集装置成功完成了脉冲超大电流的测试工作。
测试试验结果表明,基于罗氏线圈的电流测试技术切实可行,可用于高功率脉冲电源系统的电流检测中。