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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230197
摘要:
纳秒脉冲电场消融要求在100 Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100 Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了的所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。
纳秒脉冲电场消融要求在100 Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100 Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了的所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230322
摘要:
模块化多电平换流器（MMC）已成为新型全固态特种高压电源的有效解决方案，对其进行轻量化设计以节约设备空间成本成为当前研究热点。MMC中限制功率密度提升的首要因素为子模块大尺寸电容，为降低MMC对子模块容值的需求，提高系统功率密度，提出一种改进型MMC（I-MMC）拓扑。应用隔离型开关电容变换器，实现上下桥臂一对子模块高频链互联。研究中相单元内上、下桥臂子模块对并联的高频链两侧采用同步控制，使子模块电容之间呈现开关电容特性，实现波动功率在电容之间的自由传递，进而消除相位相反的基频与3倍频波动分量。结合MMC运行调制比和功率因数分析基频与3倍频波动分量消除后子模块电容取值，完成模块化设计。所提方案可将子模块电容减小至常规MMC的1/4。仿真与实验结果验证了所提拓扑方案的正确性与有效性。
模块化多电平换流器（MMC）已成为新型全固态特种高压电源的有效解决方案，对其进行轻量化设计以节约设备空间成本成为当前研究热点。MMC中限制功率密度提升的首要因素为子模块大尺寸电容，为降低MMC对子模块容值的需求，提高系统功率密度，提出一种改进型MMC（I-MMC）拓扑。应用隔离型开关电容变换器，实现上下桥臂一对子模块高频链互联。研究中相单元内上、下桥臂子模块对并联的高频链两侧采用同步控制，使子模块电容之间呈现开关电容特性，实现波动功率在电容之间的自由传递，进而消除相位相反的基频与3倍频波动分量。结合MMC运行调制比和功率因数分析基频与3倍频波动分量消除后子模块电容取值，完成模块化设计。所提方案可将子模块电容减小至常规MMC的1/4。仿真与实验结果验证了所提拓扑方案的正确性与有效性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230159
摘要:
基于负离子的中性束注入是未来大型托卡马克装置不可或缺的辅助加热方式。中性束系统中的加速极电源需要输出−200 kV电压和5 MW的功率，还经常面临负载短路和断路的特殊工况。过去对加速极电源的研究中缺少高压部分的方案设计，而电源中高压部件的绝缘设计是电源研制过程中必不可少的关键环节。据电源指标和特殊工况的特点，计算了电源高压部分的隔离升压变压器、高压整流器和高压滤波器的电路参数，并对这些部件基于油浸式绝缘进行了工程设计，通过有限元仿真分析进行了绝缘验证。仿真结果表明，这些部件中的电场强度最高为16.22 kV/mm，小于变压器油击穿场强并具有2倍的绝缘裕度。设计的高压部件结构可以满足电源的绝缘要求。
基于负离子的中性束注入是未来大型托卡马克装置不可或缺的辅助加热方式。中性束系统中的加速极电源需要输出−200 kV电压和5 MW的功率，还经常面临负载短路和断路的特殊工况。过去对加速极电源的研究中缺少高压部分的方案设计，而电源中高压部件的绝缘设计是电源研制过程中必不可少的关键环节。据电源指标和特殊工况的特点，计算了电源高压部分的隔离升压变压器、高压整流器和高压滤波器的电路参数，并对这些部件基于油浸式绝缘进行了工程设计，通过有限元仿真分析进行了绝缘验证。仿真结果表明，这些部件中的电场强度最高为16.22 kV/mm，小于变压器油击穿场强并具有2倍的绝缘裕度。设计的高压部件结构可以满足电源的绝缘要求。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230211
摘要:
电磁发射的能力主要取决于脉冲功率电源系统，脉冲功率电源的优化是电磁发射技术取得进一步突破的关键技术之一。电感储能型脉冲功率电源在能量密度方面有很大优势，具备深远的发展潜力。基于串联充电和并联放电的XRAM型脉冲功率电源具有结构简单、可扩展性强的优点。分析了多级XRAM电源拓扑结构中二极管器件的工作原理，按照功能分类，提出了简化二极管器件数量的方案。建立了基于ICCOS的30级XRAM型脉冲功率电源带轨道炮负载的仿真模型，每5级为一个电源模块，系统总储能为365 kJ，发射效率近20%。通过对比简化前后模型性能指标的仿真结果，证明了简化第一级的下臂二极管不利于多级电源的运行。简化多级拓扑中的最后一级逆流电容串联二极管，以及在优化逆流电容参数的前提下简化充电晶闸管的反并二极管，对电源模块的放电电流没有明显影响。
电磁发射的能力主要取决于脉冲功率电源系统，脉冲功率电源的优化是电磁发射技术取得进一步突破的关键技术之一。电感储能型脉冲功率电源在能量密度方面有很大优势，具备深远的发展潜力。基于串联充电和并联放电的XRAM型脉冲功率电源具有结构简单、可扩展性强的优点。分析了多级XRAM电源拓扑结构中二极管器件的工作原理，按照功能分类，提出了简化二极管器件数量的方案。建立了基于ICCOS的30级XRAM型脉冲功率电源带轨道炮负载的仿真模型，每5级为一个电源模块，系统总储能为365 kJ，发射效率近20%。通过对比简化前后模型性能指标的仿真结果，证明了简化第一级的下臂二极管不利于多级电源的运行。简化多级拓扑中的最后一级逆流电容串联二极管，以及在优化逆流电容参数的前提下简化充电晶闸管的反并二极管，对电源模块的放电电流没有明显影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230228
摘要:
随着电气化的发展，电气与电子系统中的电磁兼容问题越来越被重视，为了消除或抑制电磁耦合的影响，实现设备或元件电磁兼容的工作，有必要对线缆间的串扰进行研究。但目前少有相关研究关注独立的发射回路与接收回路构成的双差模回路间的电磁串扰问题。提出了一种基于多导体传输线理论的五导体传输线模型，并基于此研究了双差模非屏蔽线缆回路间的串扰问题。该方法根据耦合机理，首先建立单位长度五导体传输线等效模型，然后根据有限差分的方法列写基尔霍夫方程组，最后补充边界条件后求解得到串扰的频域解。将串扰计算结果与CST软件仿真结果进行对比，验证了该模型和计算方法的可行性与有效性，经计算分别研究了感性耦合与容性耦合，分析得到了不同因素对线束间串扰的影响规律，可为实际工程中采取措施抑制线缆间串扰提供指导，体现出该模型的先进性。
随着电气化的发展，电气与电子系统中的电磁兼容问题越来越被重视，为了消除或抑制电磁耦合的影响，实现设备或元件电磁兼容的工作，有必要对线缆间的串扰进行研究。但目前少有相关研究关注独立的发射回路与接收回路构成的双差模回路间的电磁串扰问题。提出了一种基于多导体传输线理论的五导体传输线模型，并基于此研究了双差模非屏蔽线缆回路间的串扰问题。该方法根据耦合机理，首先建立单位长度五导体传输线等效模型，然后根据有限差分的方法列写基尔霍夫方程组，最后补充边界条件后求解得到串扰的频域解。将串扰计算结果与CST软件仿真结果进行对比，验证了该模型和计算方法的可行性与有效性，经计算分别研究了感性耦合与容性耦合，分析得到了不同因素对线束间串扰的影响规律，可为实际工程中采取措施抑制线缆间串扰提供指导，体现出该模型的先进性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202436.230171
摘要:
随着航空航天技术的不断发展，航天器对于霍尔电推进功率处理单元(PPU)的需求不断提高，高增益、大功率以及高效的PPU成为研究的主流方向。LLC拓扑能够在全负载范围内实现软开关，因此在PPU阳极电源中具有广阔的应用前景。原边LLC因其原副边增益特性，给阳极电源高增益变换器的谐振电感设计带来极大的挑战。针对上述问题，提出了一种改进的副边LLC谐振拓扑，在保留原边LLC谐振电路软开关特性的同时，有效解决了谐振电感设计问题，使得PPU阳极电源具备高增益的性能。首先利用时域分析法建立了副边LLC拓扑数学模型，其次在模型的基础上给出其峰值增益的计算方法，最后通过一台样机验证了所建模型的正确性并验证了副边LLC电路的有效性。
随着航空航天技术的不断发展，航天器对于霍尔电推进功率处理单元(PPU)的需求不断提高，高增益、大功率以及高效的PPU成为研究的主流方向。LLC拓扑能够在全负载范围内实现软开关，因此在PPU阳极电源中具有广阔的应用前景。原边LLC因其原副边增益特性，给阳极电源高增益变换器的谐振电感设计带来极大的挑战。针对上述问题，提出了一种改进的副边LLC谐振拓扑，在保留原边LLC谐振电路软开关特性的同时，有效解决了谐振电感设计问题，使得PPU阳极电源具备高增益的性能。首先利用时域分析法建立了副边LLC拓扑数学模型，其次在模型的基础上给出其峰值增益的计算方法，最后通过一台样机验证了所建模型的正确性并验证了副边LLC电路的有效性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202335.230186
摘要:
随着移动通信、物联网、车联网、工业互联网等网络的发展，电磁环境日益复杂，非法电子设备也日渐增多，各类信号耦合互调现象严重，这给泄漏信号类型识别带来了难题。提出基于融合特征的泄漏信号分类识别方法，综合运用高维度特征提取方法和图形化降维表征方法，结合残差网络等深度学习模型与特征融合分析方法，能够更综合地区分多类电磁泄漏信号，特征抗噪声鲁棒性高，方法可解释性好，可支撑基于电磁信号类型识别的辐射源智能检测工程应用。
随着移动通信、物联网、车联网、工业互联网等网络的发展，电磁环境日益复杂，非法电子设备也日渐增多，各类信号耦合互调现象严重，这给泄漏信号类型识别带来了难题。提出基于融合特征的泄漏信号分类识别方法，综合运用高维度特征提取方法和图形化降维表征方法，结合残差网络等深度学习模型与特征融合分析方法，能够更综合地区分多类电磁泄漏信号，特征抗噪声鲁棒性高，方法可解释性好，可支撑基于电磁信号类型识别的辐射源智能检测工程应用。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202335.230139
摘要:
提出了一种新型高功率微波宽带紧耦合偶极子阵列天线。在常规的紧耦合偶极子阵列天线的基础上，该阵列天线通过采用全金属结构设计、天线匹配层和密封层一体化设计以及调节天线结构的手段，获得了宽带高功率性能。仿真结果显示，在0.8～4.0 GHz的范围内，天线未扫描时的驻波比小于2；在16 mm×32 mm单元尺寸内和1个大气压的SF6气体中，功率容量达到0.12 MW；以该单元天线组成10×10阵列，100个单元总尺寸仅为160 mm×320 mm，在1个大气压的SF6气体中，功率容量可以达到12 MW，另外，该天线可实现45°的宽角扫描。该阵列天线的提出为实现高功率微波宽带天线的宽频带、大角度扫描、紧凑化、小型化以及低剖面化提供了参考。
提出了一种新型高功率微波宽带紧耦合偶极子阵列天线。在常规的紧耦合偶极子阵列天线的基础上，该阵列天线通过采用全金属结构设计、天线匹配层和密封层一体化设计以及调节天线结构的手段，获得了宽带高功率性能。仿真结果显示，在0.8～4.0 GHz的范围内，天线未扫描时的驻波比小于2；在16 mm×32 mm单元尺寸内和1个大气压的SF6气体中，功率容量达到0.12 MW；以该单元天线组成10×10阵列，100个单元总尺寸仅为160 mm×320 mm，在1个大气压的SF6气体中，功率容量可以达到12 MW，另外，该天线可实现45°的宽角扫描。该阵列天线的提出为实现高功率微波宽带天线的宽频带、大角度扫描、紧凑化、小型化以及低剖面化提供了参考。
