作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 空间环境与物质科学研究院,哈尔滨 150001
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3.5 μH电感、0.8 mΩ电阻的环向场线圈负载上产生前沿130 μs、降流时间不大于1600 μs、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。
脉冲电源 模块化 保护电感 晶闸管 传输电缆 pulsed power supply modularized protection inductor thyristor switch transmission cable 
强激光与粒子束
2022, 34(9): 095015
作者单位
摘要
深圳大学 物理与光电工程学院 光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518061
采用串并联结合的Marx发生器结构,以晶闸管作为开关元件,设计了大电流脉冲发生器。通过导通回路电流分析了脉冲发生器的自触发原理,并模拟了输出脉冲电流激励磁透镜产生磁场的变化曲线。进行实物电路的研制,采用充电电容参数为600 V/2200 μF,充电电压为550 V。在负载电阻为6 Ω,负载电感为31.5 mH的条件下,获得输出电压峰值为−2.1 kV,半高宽为7.34 ms,脉冲前沿为450 ns;输出电流峰值为−225 A,半高宽为6.3 ms,脉冲前沿为4.11 ms。
Marx发生器 并联Marx 自触发 晶闸管 磁透镜 Marx generator series and parallel structure self-triggering thyristor magnetic lens 
强激光与粒子束
2021, 33(11): 115003
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室,武汉 430074
晶闸管具有控制特性好,寿命长、体积小、噪声小等优点,是高功率脉冲电源的重要器件。但晶闸管在高电压、大电流、重频工作条件下使用时,会出现晶闸管无法在特定时间内关断的情况,导致脉冲电源出现故障。为提高晶闸管在重频下的工作能力,本文对脉冲功率晶闸管组件的关断过程进行研究。基于晶闸管的关断原理和实验分析,在相同 $ {\rm{d}}i/{\rm{d}}t$下,增大电流峰值 $ {I_{\rm{p}}}$对晶闸管反向恢复特性影响较小,并得到了晶闸管的反向恢复时间、反向恢复电荷和 ${\rm{d}}i/{\rm{d}}t$的关系。根据实验数据拟合晶闸管反向恢复电流波形,修改了电流指数函数模型,可以更好地拟合反向恢复电流。
脉冲功率开关 晶闸管 反向恢复 动态均压 静态均压 pulse power switch thyristor reverse recovery dynamic voltage equalization static voltage equalization 
强激光与粒子束
2021, 33(4): 045002
作者单位
摘要
核工业西南物理研究院 聚变科学所,成都 610225
HL-2A装置使用脉冲发电机组为装置极向场晶闸管电源供电以驱动线圈负载,晶闸管电源采用相控控制,因此同步信号的质量将直接影响电源的控制精度。HL-2A装置晶闸管电源同步信号取自同步变压器,脉冲发电机组带整流负载的供电方式使得同步信号不仅存在严重的波形畸变,同时还存在同步信号频率在大范围快速变化的特点。根据HL-2A装置晶闸管电源同步信号的特点,采用逐点巴特沃斯滤波器消除波形畸变,并通过实时频率计算和相位重建获得高质量同步信号。基于NI CompactRIO平台设计了晶闸管相控电源同步信号实时处理系统,实验结果表明该系统可有效解决同步信号畸变严重和频率宽范围快速变化的问题。
晶闸管电源 同步信号 巴特沃斯滤波器 频率追踪 NI CompactRIO thyristor power supply synchronization signal Butterworth filter frequency tracking NI CompactRIO 
强激光与粒子束
2021, 33(3): 036003
作者单位
摘要
华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室,武汉 430074
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。
高功率脉冲电源 脉冲功率开关 晶闸管 热特性 热阻抗 high power pulse power supply pulse power switch thyristor thermal characteristics thermal impedance 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025016
仝玮 1,1,2,2李华 1,1傅鹏 1,1王琨 1,1,2,2[ ... ]宋执权 1,1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 等离子体物理研究所,合肥 230031
2 中国科学技术大学 科学岛分院,合肥 230026
对脉冲工况下超导磁体失超保护系统的晶闸管阀组缓冲回路参数进行设计和优化。基于晶闸管反向恢复电流的指数衰减模型建立了晶闸管关断时刻的电流数学模型。通过测试实验获得关键参数之间的关系并结合晶闸管性能及系统要求在Matlab中建立晶闸管电流反向恢复模型。考虑关断时刻电流下降率、反向恢复电压峰值等性能指标要求及回路研制费用,提出了一种脉冲工况下晶闸管缓冲回路的参数设计及优化方法。在Matlab中搭建失超保护系统模型,对比优化前后缓冲回路对系统在晶闸管关断时刻电气性能的影响,仿真结果显示,相比于原参数,最优参数下,反向恢复电压峰值降低了11%,反向恢复电压变化率峰值降低了43%。同时,回路制造成本降低为原先的1/7。
失超保护 晶闸管 缓冲回路 脉冲电流 quench protection thyristor snubber circuit pulse current 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025015
作者单位
摘要
1 中国科学院 等离子体物理研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院科学岛分院, 合肥 230026
针对传统响应时间检测方法存在基准时刻不统一、依赖间接测量量的问题,提出了一种基于实际触发角检测的晶闸管控制电抗器(TCR)动态响应时间评估方法。依据过零切除固定电容器组产生阶跃参考量统一基准时刻,通过TCR实际触发角与下限值的比较确定响应时刻,进而直接评估响应时间。实验结果表明,该方法可有效应用于大容量TCR型无功补偿装置动态响应性能分析、评价。
触发角 晶闸管控制电抗器 动态响应时间 静止无功补偿器 阶跃变化 firing angle thyristor controlled reactor dynamic response time static var compensator step change 
强激光与粒子束
2019, 31(5): 056001
凌文斌 1,2,*于治国 3鄂鹏 2马勋 3[ ... ]徐风雨 1
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 电气工程系, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 空间基础科学研究中心, 哈尔滨 150001
3 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为满足脉冲磁窗技术对磁体激励电流的需求(平台期时间1~10 ms可调, 最小值约24 kA), 研究了一种能量利用率高、能库小的多电容器组分时放电电源。设计了脉冲电源的拓扑结构, 基于仿真分析了电源参数与电流纹波、电容器组路数之间的关系, 及其对放电回路参数变化的敏感性, 给出了6路电容器组分时放电的优化结构, 并通过实验进行了验证。实验过程中通过晶闸管串联提高了其关断的可靠性, 通过二极管三串两并的方式解决了重频模式下二极管承受反向电压能力下降的问题, 进一步提高了电源放电的可靠性。
脉冲电源 电容器放电 平台期 功率晶闸管 续流二极管 pulsed power supply capacitor discharge flattop power thyristor crowbar diode 
强激光与粒子束
2019, 31(4): 040018
Author Affiliations
Abstract
1 Nagaoka University of Technology, Kamitomioka Nagaoka, Niigata 940-2188, Japan
2 Pulsed Power Laboratory Ltd., Ogaki, Ritto, Shiga Prefecture 520-3024, Japan
3 Japan Aerospace Exploration Agency, Ibaraki Prefecture, Tsukuba, Sengen 2-1-1, 305-8505, Japan
A high-current pulse forming network (PFN) has been developed for applications to artificial solar-wind generation. It is switched by staticinduction thyristor (SIThy) and is capable of generating pulsed current of ~9.7 kA for a time duration of ~1 ms. The SIThy switch module is made that it can be controlled by an optical signal and it can be operated at elevated electrical potential. The experiments reported in this paper used two switch modules connected in series for maximum operating voltage of 3.5 kV. The experimental results have demonstrated a pulsed high-current generator switched by semiconductor devices, as well as the control and operation of SIThy for pulsed power application.
Pulsed power Pulse forming network Power semiconductor device Thyristor High voltage 
Matter and Radiation at Extremes
2018, 3(5): 261
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
集成门极换流晶闸管(IGCT)开关具有耐压高、通流能力强、工作重频高的特点, 然而在纳秒级脉冲功率系统中应用较少。本文以株洲南车生产的非对称性IGCT做开关, 通过搭建脉冲形成网络(PFN)纳秒级放电回路, 初步研究了IGCT在快放电过程中的开关导通情况。通过理论分析、数值模拟和实验验证发现, 目前工业领域的IGCT器件由于触发电流难以有效扩展导通, 导致IGCT导通速度存在饱和值, 很难在纳秒级别的脉冲下直接实现开关作用, 但可以作为脉冲压缩的前级开关使用。
集成门极换流晶闸管 固态源 脉冲功率 快脉冲 Integrated Gate Commutated Thyristor solid source pulse power fast pulse 
太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(5): 861

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