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基于PREF的扫描磁铁电源设计与实现
樊琪, 臧航, 郭旗, 燕宏斌, 史成城, 上官靖斌, 张云
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230289
[摘要](5) [HTML全文](5) [PDF 3149KB](0)
摘要:
PREF装置是中国科学院新疆理化技术研究所与近代物理研究所联合设计建造的10~60 MeV质子同步加速器,属于国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。针对该装置的扫描磁铁电源输出电流频率200 Hz、跟踪误差小于≤±5×10−3的技术要求,采用三组H桥串联拓扑方案,通过移相控制,基于脉宽调制实现技术要求。经仿真与测试结果表明:电源能够输出峰-峰值为 ± 420 A,幅值与频率均连续可调的高精度三角波电流,满足工程应用要求。
带反偏置的双路高压脉冲电源的研究
李孜, 张迪, 姜松, 王永刚, 饶俊峰
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.240003
[摘要](14) [HTML全文](5) [PDF 1938KB](3)
摘要:
通过调节反向偏置电压可以改善电场渗透对质谱仪的影响,提高质谱仪的分辨率。为了满足质谱仪对脉冲电场的不同要求,提出了一种可以同时输出两路极性相反脉冲电场的脉冲电源,且高压正脉冲叠加幅值可调的直流负偏置电压。该电源只需一个充电源便可以产生正负两路脉冲电场。分析了串联开关同步驱动效果,随后通过增加补偿绕组和并联电阻优化了串联电容的分压不均的问题,并验证一个磁芯加多个副边绕组的方案可进一步降低充电电压不均。最终实现了4个电容器的充电电压与平均电压相差不超过0.1%。搭建了一台4级的电源样机,实验表明,其可以在容性负载上产生一路幅值为0~1.5 kV、脉宽为2~10 µs可调的高压正脉冲且叠加幅值为0~−200 V的反向偏置电压,和一路幅值为0~−1.5 kV、脉宽为2~10 µs可调的高压负脉冲,频率高达10 kHz,正负脉冲的前沿均小于30 ns,脉冲波形平稳。该脉冲电源结构紧凑,并且输出电压、脉宽、频率均连续可调。
MORPHY程序在铅冷快堆中的应用
李金洲, 张滕飞, 何东豪, 潘清泉, 刘晓晶
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230357
[摘要](5) [HTML全文](5) [PDF 39621KB](1)
摘要:
铅冷快堆在燃料增殖和核废料处理方面的优势明显,针对欧洲铅冷系统(ELSY),基于“两步法”,使用蒙特卡罗软件产生少群组件参数,经过截面修正后,传递给确定论程序MORPHY进行堆芯计算。分析截面修正处理、角度展开阶数对计算精度的影响,量化比较ELSY堆芯的有效增殖因数、归一化通量水平以及控制棒组的控制棒价值。对于不同算例,采用输运修正和中子倍增效应修正,堆芯计算采用S4阶展开条件下,有效增殖因数偏差最大为38×10−5,控制棒价值计算偏差在45×10−5之内,归一化中子通量密度最大绝对偏差为9.73%,平均绝对偏差在2%以内,初步验证MORPHY程序在铅冷快堆物理分析中具备可行性。
基于微纳结构及材料特性的光场调控模拟研究
郑鑫智, 豆世骥, 刘翔, 赵晨淅, 赵世龙, 杨月, 王少义, 赵宗清, 马钰洁
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230453
[摘要](14) [HTML全文](9) [PDF 6841KB](2)
摘要:
利用时域有限差分算法(FDTD)对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟,探究微纳结构靶中的光传输机制,分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜三种导电性不同的材料上纳米线和纳米孔孔阵列微纳结构靶的激光传输特性,分析光传输过程中的光场分布变化。研究结果表明,通过改变氧化铝和二氧化硅纳米孔(线)阵列结构靶中孔洞(纳米线)直径和间距等结构参数,可以实现对微纳结构靶中光传输特性和光场分布的调制,实现光场在介质材料和真空区域间的周期振荡分布,或是以一种稳定形态传输;激光在铜纳米孔阵列中传输时,透光性随孔洞半径的增加而增加。基于光场分布及演化的仿真模拟结果,对比不同材料、不同微纳结构靶的激光传输演化特性,给出物理图像及对应现象规律,根据光场调控需求,给出微纳结构靶设计。
预电离间隙在不同气体介质中的正负极性击穿特性
王艺, 郭帆, 陈志强, 贾伟, 王戈飞, 石凌, 谢霖燊, 吴刚, 吴伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230392
[摘要](13) [HTML全文](7) [PDF 2850KB](1)
摘要:
针对自触发预电离开关在不同电压等级下应用不同气体介质的需要,以及在双边驱动电磁脉冲模拟器中加载正负极性脉冲的需求,研究了预电离间隙在N2、N2/SF6混合气和SF6中正负极性下的击穿特性。研究了不同介质中间隙的击穿电压和时延随气压的变化规律,对比了正负极性下的间隙击穿特性。研究结果表明,在本文实验条件下,预电离间隙在N2中的击穿过程相对更为稳定,且N2中击穿电压随气压变化线性度最佳。相比N2和混合气,间隙击穿电压仅在SF6中随气压增大呈现饱和趋势。在一定气压范围内,N2中负极性下的击穿电压略高于正极性,混合气和SF6中负极性下的击穿电压明显高于正极性,间隙的击穿过程具有一定的极性效应。相比混合气和N2,间隙在SF6中的击穿电压绝对差值和击穿时延绝对差值都相对较高,为减小双边自触发预电离开关的同步时延差,应首选N2为预电离间隙的绝缘介质。在工程应用中需考虑极性效应和不同气体介质对预电离间隙击穿特性的影响。
孔形对基于硅微通道阵列的CsI:Tl闪烁屏性能影响的模拟
赵子锋, 王国政, 郝子恒, 张妮, 戈钧, 杨继凯
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230424
[摘要](24) [HTML全文](16) [PDF 4002KB](4)
摘要:
使用Geant4程序模拟了微孔形状对基于硅微通道阵列的CsI:Tl像素化X射线闪烁屏性能的影响。模拟的闪烁屏性能参数包括:闪烁光子数、底光输出、传输效率、n次全反射占比、调制传递函数(MTF)与空间分辨率的关系。模拟过程中设定微孔的形状分别为方形和圆形,两种孔形的微通道阵列周期相同,均为10 μm。模拟结果显示:方形微孔的闪烁光子数优于圆形微孔,闪烁光子数正比于微孔横截面积;闪烁屏厚度小于400 μm时,方形微孔的底光输出优于圆形微孔,厚度大于400 μm时,圆形微孔的底光输出优于方形微孔;圆形微孔的传输效率优于方形微孔;厚度为40和200 μm的方形微孔闪烁屏空间分辨率优于相同厚度的圆形微孔闪烁屏。制备了方形微孔的CsI:Tl闪烁屏样品,测量了其MTF与空间分辨率的关系,当MTF为0.1时,空间分辨率为22.6 lp/mm。
边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统性能评估
王平平, 程二威, 周星, 张怡
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230345
[摘要](20) [HTML全文](15) [PDF 1785KB](3)
摘要:
混响室复杂电磁环境下开展材料屏蔽效能测试成为准确评估材料电磁防护能力的关键技术。研究边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统性能,开展了动态范围、电场分布特性和不确定度三个方面的试验验证,结果表明:在实际测试中,测试结果小于60 dB即为可信测试值;发射混响室和接收混响室在测试频率范围内的电场标准偏差都小于3 dB,完全满足混响室均匀性要求,尤其是接收混响室空间电场标准偏差全部小于2 dB,均匀性十分优异;测试系统的扩展不确定度为5.90 dB,可以作为材料屏蔽效能测试平台使用。
适用于光导开关触发的V/N气体开关设计与验证
宋雨辉, 王凌云, 周良骥, 刘宏伟, 张东东, 陈林, 袁建强, 邓明海, 谢卫平, 高彬, 王瑞杰
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230347
[摘要](20) [HTML全文](14) [PDF 6573KB](1)
摘要:
为了满足多路精确同步触发开关要求,将光导开关(PCSS)与V/N气体开关结合,可充分发挥PCSS低触发阈值、低抖动和光电隔离以及V/N气体开关工作电压高、带载能力强等优势。两种开关结合的核心是V/N气体开关结构参数与PCSS触发回路的参数匹配。分析计算了V/N气体开关的结构电容、触发回路振荡参数、开关电场分布等,研究了V/N气体开关的结构电容与PCSS、串联电感等构成的振荡回路的匹配关系,通过实验获得了V/N气体开关自击穿电压曲线、导通延迟时间以及不同欠压比下的延迟时间抖动等,初步验证了适用于PCSS触发的V/N气体开关设计。
S波段永磁式相对论磁控管设计及实验研究
张颜颜, 陈宏, 许建军, 邓坤, 刘东升, 刘巧
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230250
[摘要](13) [HTML全文](6) [PDF 2002KB](2)
摘要:
对S波段永磁式全腔提取相对论磁控管进行了理论设计和数值模拟研究,并对其进行了实验研究。通过理论分析初步获取相对论磁控管结构参数,并采用三维电磁仿真软件对模型进行粒子仿真优化,根据引导磁场需求设计永磁磁场产生结构。该永磁式相对论磁控管在500 kV电压输入条件下,输出微波功率1.978 GW,效率49.2%。利用实验室小型脉冲功率驱动源平台开展了初步实验研究。实验中,该永磁式相对论磁控管在脉冲驱动源驱动下获得GW级输出功率,功率转换效率约40%,实验结果与模拟结果吻合得较好。
一种束半径可调的环形强流电子束产生技术及应用
周富贵, 张点, 张军, 陈英豪, 靳振兴, 周生岳
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230394
[摘要](18) [HTML全文](13) [PDF 4726KB](4)
摘要:
束半径可调的强流环形电子束在跨波段跳频高功率微波产生器件中有重要应用。提出了一种改变外加引导磁场位形从而改变环形强流电子束半径的技术。该技术的核心部件由环形阴极、阳极、电子束转移通道、电子束传输通道和三段螺线管组成。当三段螺线管的通流的电流大小不一样时,该螺线管系统就能产生不同位形的磁场。在粒子模拟中,当三段螺线管的通流电流大小分别为1025 A、107 A、107 A和300 A、300 A、0 A时,螺线管产生两种不同位形的磁场,实现电子束半径的改变。从单粒子运动理论出发,本文推导出电子束在梯度磁场引导下的运动轨迹表达式,解释了电子束半径在梯度磁场下变化的原理,还研究了梯度磁场的斜率和极差对电子束轨迹的影响。在跨波段器件仿真中,X波段输出功率为1.6 GW,频率为8.2 GHz,效率为40%;Ku波段输出功率为1.5 GW,频率为14.4 GHz,效率为38%。
MV级真空绝缘堆考核实验平台研制及其应用
周亚伟, 呼义翔, 杨实, 何德雨, 尹佳辉, 罗维熙, 张信军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230410
[摘要](19) [HTML全文](15) [PDF 1485KB](4)
摘要:
为解决绝缘堆真空沿面闪络的问题,研制了面向脉冲功率装置应用的真空绝缘堆耐压考核实验平台,建立了绝缘堆考核实验平台等效电路模型,分析了真空绝缘堆环间闪络对绝缘堆电压的影响。基于该平台开展了三种材料绝缘堆的真空沿面耐压考核实验,验证了真空绝缘堆考核实验平台的实用性与可靠性。该工作的开展为脉冲功率装置真空绝缘堆的工程化研制提供参考,同时为新型绝缘材料的应用研究提供考核实验平台。
C波段小型化高功率微波输出窗的设计
卯鹏新, 唐永亮, 王秀芳, 刘庆想
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230359
[摘要](28) [HTML全文](18) [PDF 11290KB](7)
摘要:
为了满足高功率微波系统对微波输出窗高功率容量和紧凑化的应用需求,以传统盒型窗的设计理论为基础,通过优化窗体结构和添加过渡段等手段,设计了一种C波段小型化高功率微波输出窗。通过增大窗体表面积、改变矩形波导-圆波导过渡段的连接方式可提高功率容量并缩小微波输出窗的纵向尺寸;采用“I”型的窗体结构可有效抑制三相点(真空-介质-金属)附近的次级电子倍增效应对输出窗性能的影响。在电磁仿真的基础上采用粒子模拟(Particle-in-Cell)的方法研究了微波输出窗三相点附近的次级电子倍增效应,从微观角度进一步证实了“I”型窗体结构可使三相点位置发生移动,减小三相点发射的电子在窗片表面产生次级电子倍增效应的概率,降低微波输出窗的击穿风险。设计结果表明,微波输出窗在中心频点处的主模反射系数低于0.01,传输效率高于99.9%,功率容量可达47.9 MW。
针-水结构纳秒脉冲气液放电降解四环素
陈鹏举, 周子凯, 王森, 方志
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230270
[摘要](20) [HTML全文](5) [PDF 1906KB](1)
摘要:
过度使用抗生素导致的水污染,对自然环境和人类健康造成了重大威胁。低温等离子体作为一种绿色环保的高级氧化技术,被认为是一种最具前景的抗生素降解方法之一,然而在降解效率和能量效率方面还有待进一步提高。利用纳秒脉冲放电激励针-水结构气液放电,获得了一种能产生高活性等离子体的瞬态火花模式放电,并应用于水中四环素降解,研究了脉冲电压、频率、初始浓度、初始pH值等参数对四环素降解的影响,结果表明初始浓度50 mg/L,脉冲电压9 kV、频率2 kHz,初始pH值为中性的条件下四环素的降解率最高,处理时间10 min时降解率达到了91.6%,能量效率和每阶电能分别为0.165 g/kWh和0.78 kWh/m3。自由基淬灭实验表明羟基自由基 (·OH) 在四环素降解过程中起主要作用,而H2O2和O3的作用稍弱。细胞毒性实验也表明气液放电处理10 min后的溶液毒性显著下降。
LD端面泵浦Tm:SrF2电光调Q激光器
吴广, 张振, 王韬, 季来林, 崔勇, 高妍琦, 隋展
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230140
[摘要](17) [HTML全文](13) [PDF 1104KB](1)
摘要:
高掺杂浓度的Tm3+增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率,但同时也会增加能量上转换带来的损耗,从而限制激光器效率的进一步提升。本文对Tm:SrF2晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下,实现最大功率2.99 W的自由运转输出,激光器的泵浦阈值为0.89 W,中心波长1851 nm,斜效率高达82.1%。首次采用KTP电光调Q开关演示了Tm:SrF2激光器的电光调Q输出特性。在500 Hz重复频率下,获得了1.02 mJ的最大单脉冲能量,泵浦阈值为2.01 W,最短脉冲宽度为45 ns,对应峰值功率为22.67 kW。实验结果表明,基于LD泵浦的Tm:SrF2激光器具有非常高的效率,有望成为中红外光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的理想泵浦源。
基于级间自触发Marx电路的高压阻尼振荡发生器
陈玉峰, 王庆峰, 李相强, 张健穹
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230360
[摘要](22) [HTML全文](9) [PDF 2763KB](6)
摘要:
为了增大输出电压的同时减小高压阻尼振荡发生器的体积和降低其成本,建立了一种4×4级间自触发Marx结构的阻尼振荡发生器模型。该模型每级的主开关采用基于电容触发方式的串联IGBT模块,只需提供一路隔离信号控制一级放电开关管的导通和关断,通过级间电容实现对相邻级放电管的栅极自动充电和放电,使其导通和关断。该模型提高了Marx单级的工作电压和简化了每级的驱动电路,并且通过加入缓冲电路,解决开关管动态、静态均压问题。基于这种拓扑结构搭建了一台高压阻尼振荡发生器样机,在电感负载上输出16 kV、振荡频率1 MHz的阻尼振荡波形,波形上升时间约为75 ns,重复频率500 Hz。样机体积小巧、工作稳定,验证了该方案的可行性。
典型光电系统强电磁脉冲耦合分析与加固方法
刘文聪, 梁圆龙, 黄贤俊, 徐延林, 姚理想, 文奎, 田涛, 刘培国
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230321
[摘要](23) [HTML全文](13) [PDF 5210KB](1)
摘要:
随着电磁环境的日益复杂,电子设备面临的电磁威胁愈加严峻。光电系统作为高灵敏集成化电子设备,强电磁脉冲能量耦合进入系统内部,影响本就防护能力薄弱的光电系统正常运行。为明晰典型光电系统强电磁耦合过程,通过仿真分析不同强电磁辐照条件下筒型、侧窗型和多窗口型三种典型光电系统的强电磁耦合情况,提取了光电系统强电磁耦合特征及其制约因素,验证了光电系统进行强电磁防护加固的必要性和紧迫性。为解决光电系统强电磁防护能力薄弱的问题,通过仿真分析,验证了透明电磁防护窗口的强电磁加固效能;开展了基于支撑台阶与导电侧壁的电磁缝隙防护加固方法研究,分析了透明防护窗口缝隙耦合泄露的关键安装结构参数,并提出了一种非电接触式装配缝隙强电磁防护加固方法,经测试,当缝隙防护结构长度为6 mm时,在0.2~4 GHz频率范围光电系统平均强电磁防护效能提升4.51 dB。通过上述研究,为光电系统强电磁防护能力提升提供了理论指导和具体解决方案。
一种基于嵌套结构的锁频锁相高功率微波振荡器仿真研究
李家文, 葛行军, 党方超, 张鹏, 邓如金, 胡晓冬, 李志敏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230344
[摘要](53) [HTML全文](19) [PDF 3555KB](4)
摘要:
高功率微波(HPM)产生器件通过增加慢波结构的过模比使得功率容量显著提高。嵌套型结构让过模器件的空心结构或内导体结构得到使用,同时嵌套型器件的低阻抗使得其与低阻脉冲功率源能良好匹配。本文基于内外嵌套结构提出了一种锁频锁相高功率微波振荡器。相对于传统的锁频锁相方法,提出了基于耦合波导实现锁频锁相的新方法。内外相对论速调管振荡器(RKO)产生的微波信号通过耦合波导泄漏到高频结构中,对电子束进行预调制,从而实现锁频锁相。另外,为实现内外高功率微波通道合成,设计了双通道功率合成器。在振荡器的工作频点,功率合成器能弥补振荡器两输出通道相位差,使得功率合成效率提高,合成效率为98.3%。在二极管电压575 kV,磁场强度0.6 T条件下,内外RKO 的微波输出功率分别为2.2 GW和3.2 GW,频率差波动小于20 MHz,相位差稳定在10°附近;加载双通道功率合成器,仿真结果表明,微波输出功率为5.31 GW,功率效率32.2%。结果表明,嵌套器件在互锁状态时,振荡器饱和时间缩短,输出功率增大。
典型后门耦合目标回波信号特性分析
冯溪溪, 赵景涛, 曹垒
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230272
[摘要](26) [HTML全文](19) [PDF 11480KB](2)
摘要:
构建了典型后门耦合目标,从时域和频域两个维度对目标进行了回波特性仿真,发现目标的孔缝-腔体结构出现强耦合时回波频域波形可观察到幅度凹坑,且强耦合频率时的回波时域波形呈双峰状,与非强耦合回波存在明显差异。还通过改变后门耦合目标尺寸和形态仿真验证了所发现的回波信号特征规律,利用发现的回波信号特征规律可从回波信号中提取出未知目标腔体后门强耦合微波参数。
一种C波段雷达接收机防护技术研究
刘彬, 张海嫚, 王旭, 陈冬伟, 陈思
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230267
[摘要](45) [HTML全文](18) [PDF 1887KB](14)
摘要:
随着战场环境日益复杂,尤其是高对抗环境下,对现有各类装备均产生了极大威胁。设计了一款C波段雷达接收机保护器,采用充气微波开关管+波导同轴转换的结构设计,创新性地提出将固态限幅器芯片融合在波导同轴转换内部,限幅芯片采用级联的形式,提高了微带限幅器的承受功率。实现接收机保护器耐受功率10 MW以上,响应时间5 ns以内,不仅可用于雷达发射期间接收机防护,还可应对外部电磁干扰、高功率微波攻击。
15 nm Bulk nFinFET器件性能研究及参数优化
侯天昊, 范杰清, 赵强, 张芳, 郝建红, 董志伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230169
[摘要](40) [HTML全文](23) [PDF 4352KB](3)
摘要:
为研究Bulk FinFET工作时基本结构参数、器件温度和栅极材料对其性能的影响,建立了一个15 nm n型Bulk FinFET器件模型,仿真分析了不同栅长、鳍宽、鳍高、沟道掺杂浓度、器件工作温度、栅极材料对器件性能的影响,发现增长栅长、降低鳍宽和增加鳍高有助于抑制短沟道效应;1×1017 cm−3以下的低沟道掺杂浓度对器件特性影响不大,但高掺杂会使器件失效;器件工作温度的升高会导致器件性能的下降;采用高K介质材料作为栅极器件性能优于传统材料SiO2
基于变分模态分解分解和自动编码器的PIN二极管温度特性预测
张洋, 周扬, 张泽海, 阳福香, 葛行军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230237
[摘要](34) [HTML全文](23) [PDF 1622KB](4)
摘要:
提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线的精准预测。通过与多种机器学习方法的对比验证了结合VMD分解可有效提升预测精度,同时也验证了自编码器在特性曲线拟合上的优势。
航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护
肖国松, 刘家豪, 马振洋, 史春蕾
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230320
[摘要](45) [HTML全文](22) [PDF 7934KB](4)
摘要:
针对航空发动机电子控制器(EEC)易受高强辐射场(HIRF)干扰问题,以ZF-M600型EEC为研究对象,通过三维电磁仿真软件CST对EEC建模并进行平面波辐照仿真,模拟HIRF对EEC的干扰效应,仿真结果表明,HIRF可以通过孔缝耦合进入EEC内部并在腔体内部产生谐振,谐振频率处电场强度显著增加。依据RTCA DO-160G在400 MHz-4 GHz开展EEC辐射敏感度试验,试验结果表明:EEC失效频点为2.40 GHz和3.48 GHz,敏感模块为模拟量输入输出模块,敏感现象为模拟量数据丢失。EEC失效频点与谐振频率接近, 说明EEC失效与腔体谐振有关,在EEC内部贴装吸波材料并进行仿真,分析吸波材料的放置方式和厚度对EEC谐振电磁干扰强度的影响,仿真结果表明,贴装吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。
预发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
压水堆核电厂燃料棒破损诊断分析研究
付鹏涛, 章安龙, 辜培勇
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230387
[摘要](16) [HTML全文](9) [PDF 1241KB](3)
摘要:
燃料棒是核电厂包容放射性物质的第一道屏障。燃料棒破损会导致冷却剂裂变产物活度升高,严重时机组须在数小时内后撤到停堆。通过取样监测的冷却剂放射化学数据可以一定程度上反映堆芯内装载燃料棒的破损情况。本研究介绍了压水堆核电厂功率运行期间冷却剂内裂变产物的来源,分析了裂变产物通过反冲和扩散方式的产生机理,通过求解迁移方程得到稳态情况下裂变产物活度的解析解。基于最小二乘法对反冲释放和扩散释放的裂变产物释放产生比进行解谱,建立了诊断压水堆燃料棒破损时间、破口程度、锕系核素泄漏、燃耗和燃料批次的定量分析模型。采用某百万千瓦压水堆运行中发生二次氢化的燃料循环的冷却剂裂变产物监测数据进行了验证,理论模型的分析结果也与机组停堆后啜漏检查和热室检查结果相符。
NFTHz加速器束流横向截面尺寸测量系统研制
朱文超, 魏征宇, 谢春杰, 周泽然, 王琳, 梁钰
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230361
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2511KB](0)
摘要:
针对太赫兹直线加速器,开发了基于EPICS分布式系统的横向截面尺寸测量系统。该系统采用束斑检测器完成束斑到光斑的转换,并通过远心镜头将光斑成像到CCD相机,完成对光斑图像的采集,之后基于ADAravis将相机采集的图像数据汇入到EPICS数据库。由于暗电流以及环境辐射的影响,在采集到的图像中会存在椒盐噪声,因此使用卷积神经网络(CNN)对图像中的椒盐噪声进行抑制,最后对图像进行高斯拟合计算出束流截面尺寸。实验结果表明,CNN可以有效地消除椒盐噪声,并且系统的分辨率达到15.8 μm,满足系统设计要求。
Q值单间隙同轴谐振腔的物理设计与实验研究
吕彦奎, 阳福香, 党方超, 葛行军, 贺军涛
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230294
[摘要](35) [HTML全文](16) [PDF 3092KB](5)
摘要:
随着高功率微波源向高功率、高频率和长脉冲方向不断发展,同轴相对论速调管放大器(RKA)成为近年来研究热点之一,然而其发展一直受限于自激振荡等问题存在,为此,设计一种高Q值单间隙同轴谐振腔,以抑制同轴RKA中TEM模式泄露引起的自激振荡。通过对单间隙同轴谐振腔TM01模式与TEM模式转化进行理论分析与仿真模拟,发现同轴谐振腔上下槽深差值与轴向错位值对其Q值变化影响很大,当上下槽深差值与轴向错位值分别为0.3 mm和0 mm时,同轴谐振腔的Q值为极大值(18 764),意味着此时谐振腔中两种模式转化最小,多组谐振腔级联后自激振荡风险大大降低。将三组级联的高Q值单间隙同轴谐振腔应用于紧凑型同轴RKA,粒子模拟和实验结果表明,器件的输出微波功率稳定,频谱纯净,无自激振荡等问题存在。
神光装置辐照腔体系统电磁脉冲的数值模拟
孙会芳, 易涛, 董志伟, 周海京, 张玲玉, 余波, 刘品阳
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230273
[摘要](7) [HTML全文](3)
摘要:
应用三维MC程序和PIC程序,对神光装置辐照下腔体内系统电磁脉冲(SGEMP)模型进行了耦合模拟。在半高宽为2.9 ns、平均能量为10.3 keV的轫致谱X射线点源辐照下,圆柱腔内电场最大值高达2 MV/m,以轴向电场为主;磁场最大值约为0.8×10−3 T,以角向磁场为主,电磁场最大值都集中在发射面附近,以脉冲直流场为主,交流辐射场幅度较小,约在kV/m量级。考察了注量对SGEMP效应的影响,注量越高,电场沿轴向变化越快,交流辐射场占比越大。
无人机机载天线高功率微波耦合响应研究
赵敏, 陈亚洲, 周星, 聂亚宁, 李慧娟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230215
[摘要](37) [HTML全文](16) [PDF 13749KB](10)
摘要:
无人机易于受到高功率微波干扰和损伤,无人机机载天线是高功率微波干扰的重要耦合途径。为了研究无人机机载天线高功率微波耦合响应,以数据链天线和导航接收机天线为研究对象,根据无人机实际布局,建立高功率微波辐照下无人机机载天线的耦合模型,通过仿真天线辐射模型远场辐射方向图及S11参数验证天线模型的准确性,得到不同辐照场景和高功率微波辐射场参数下数据链天线和导航接收机天线端口的耦合电压,并进行了典型场景试验验证,结果表明:L波段高功率微波辐照下数据链天线的耦合电压较S、C和X波段更高,相较于水平极化,垂直极化辐射场对无人机数据链的干扰效果更佳,耦合电压与辐射场强成线性关系,受脉宽和前沿的影响较小;空中高功率微波辐照场景下导航接收机天线的耦合电压较地面高功率微波辐照场景更高,该研究将在高功率微波武器打击无人机方面提供理论参考依据。
电磁防护技术发展综述与展望
毋召锋, 徐延林, 刘培国, 查淞
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230375
[摘要](48) [HTML全文](47) [PDF 13198KB](14)
摘要:
针对复杂电磁对抗环境中电子信息装备面临的强电磁环境威胁以及防护加固需求,对强电磁防护技术的发展现状进行了综述,并提出了强电磁系统级综合防护的发展展望。强电磁防护是为了保证电子信息装备在强电磁环境中免受损伤或损毁的技术手段,从电磁波的耦合途径分析了当前电磁防护的重点和难点,然后分别以限幅器技术、频率滤波技术、能量选择防护技术三个方面对前门防护技术的发展现状进行了分析总结,最后从新型屏蔽材料和防护器件两个方面对新型电磁防护技术进行了展望,并从前后门一体防护、场路一体防护、多域联合防护三个角度对系统级电磁防护进行了总结,为电子信息装备在复杂电磁环境下的电磁防护加固设计提供了支撑。
空间热离子反应堆燃料元件力学性能分析程序开发
杨文宇, 柴翔, 朱恩平, 刘晓晶
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230388
[摘要](21) [HTML全文](13) [PDF 4732KB](0)
摘要:
为了实现对空间热离子反应堆燃料元件运行期间安全性能的预测,研究开发了一种燃料元件力学性能分析程序,并针对多层圆筒状的TOPAZ-Ⅱ热离子燃料元件开展了应力、应变和几何变形的高精度模拟。程序考虑了核燃料在高温辐照环境下的辐照肿胀,并分析了燃料芯块-发射极在发生接触后的力学响应问题,从而快速且准确地求解燃料芯块和发射极的力学状态,以对空间热离子反应堆运行期间的性能提供准确预测。结果表明:在正常运行情况下,空间热离子反应堆燃料会发生显著的肿胀效应,其造成的变形将导致燃料元件热电转换效率降低、元件失效等安全隐患。
高重复频率猝发多脉冲加载下交联聚苯乙烯真空沿面闪络特性
黄子平, 李远, 邓旭, 李逢, 李欣
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230337
[摘要](25) [HTML全文](18) [PDF 2976KB](4)
摘要:
基于高重复频率强流多脉冲加速器的应用需求,针对交联聚苯乙烯(XLPS)材料在猝发多脉冲下的真空沿面闪络特性开展了实验研究。采用放置于平板电极中的XLPS圆台样品,在脉宽120 ns的单个脉冲和间隔500 ns的三脉冲加载下开展了真空沿面闪络实验,通过对实验平台和实验规范的优化设计,有效提升了实验效率和数据有效性,观测到了样品发生真空沿面闪络前的试样电压顶降现象和前序脉冲闪络对后续脉冲的显著影响,获得了XLPS材料在相应条件下真空沿面闪络的统计数据。在实验基础上,对XLPS材料在高重复频率多脉冲加载下的真空沿面闪络特性进行了分析,为高重复频率多脉冲加速器的绝缘设计提供了实验依据。
X波段低相噪蓝宝石振荡器
刘盈, 熊宜松, 李月, 李鑫, 曾成, 宁俊松, 补世荣, 王占平, 张晓雨, 刘绍阳, 郭婉婷
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230343
[摘要](18) [HTML全文](12)
摘要:
设计了一款低相噪蓝宝石振荡器并对其进行温度控制,基于蓝宝石谐振器理论,采用有限元仿真软件完成了蓝宝石谐振器设计。蓝宝石谐振器实测中心频率为9.84 GHz,有载Q值113 000。将该蓝宝石谐振器作为选频网络与放大器、滤波器、移相器和耦合器构成低相噪蓝宝石振荡器。振荡器的输出工作频率9.84 GHz,输出功率9 dBm,偏离载波1 kHz处相位噪声为−117 dBc/Hz,偏离载波10 kHz处相位噪声为−144 dBc/Hz,偏离载波100 kHz处相位噪声为−161 dBc/Hz。该振荡器有助于提高雷达对于低慢小目标的检测能力。
一种S波段超宽带能量选择表面设计
周涛, 虎宁, 盖龙杰, 黄文涛, 徐延林, 刘培国
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230369
[摘要](42) [HTML全文](18) [PDF 4051KB](9)
摘要:
设计了一种工作在S波段的能量选择表面,可实现超宽带自适应强电磁防护。该结构由两层金属周期结构组成,顶层为两个对称分布的金属条和一个金属片,金属条与金属片间加载两个PIN二极管;底层为十字架结构。当入射电磁波场强低于阈值时,能量选择表面工作在透波状态,电磁波可以传播;当入射电磁波场强超过阈值时,金属条和金属片之间产生的感应电压使得PIN二极管导通,此时能量选择表面进入防护状态,电磁波被屏蔽。通过对能量选择表面在PIN二极管导通和截止状态下的表面电流和电场分布以及等效电路模型进行分析,解释了该结构的工作原理。采用PCB制作工艺加工了实物样板并对弱场入射下的插入损耗以及强场入射下的防护效能进行测试。实验和仿真结果匹配性良好,表明该能量选择表面在透波状态下的工作中心频率为2.7 GHz,插入损耗小于1 dB的工作频带为2.2~3.5 GHz;在防护状态下,工作频带的防护效能大于10 dB,达到了超宽带的要求。
微小型无人飞行器电磁屏蔽效能等效测试方法
金祖升, 李建轩, 施佳林, 张勇, 李国林
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230261
[摘要](30) [HTML全文](28) [PDF 1365KB](3)
摘要:
微小型无人飞行器的屏蔽效能对其抗外部强电磁干扰能力有显著影响。针对微小型飞行器物理空间小、屏蔽效能难以测量的困难,提出一种基于扩比模型的等效获取方法,将原模型等比例扩大n倍得到扩比模型,利用常规屏蔽效能测试方法和测试仪器测量得到扩比模型的屏蔽效能,再根据扩比模型和原模型屏蔽效能的关系得到原模型的屏蔽效能。以巡飞弹和四旋翼无人机两种典型微小型飞行器为例进行了仿真,结果表明原模型在频率f处的屏蔽效能等于扩比模型在频率f1=f/n处的屏蔽效能,验证了该方法的正确性。在此基础上,总结提出了基于扩比模型的等效测试流程,为微小型飞行器屏蔽效能的测试提供了一种可行的测试方法。
放电等离子体粒子云网格蒙特卡罗模拟的分层级验证方法
尚天博, 杨薇, 宋萌萌, 周前红
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230335
[摘要](54) [HTML全文](20) [PDF 1172KB](8)
摘要:
当前,科学计算的验证主要针对基于确定性偏微分方程组的网格离散方法。放电等离子体的粒子云网格PIC方法作为一种粒子-网格耦合的仿真手段,其验证方法具有显著不同的特点:第一,PIC仿真除了在时间和空间上进行离散,还需要对粒子数权重进行离散;第二,离散粒子的相空间分布函数是否适合作为验证研究的观测量;第三,粒子-网格耦合过程中的电场插值和电荷分配会影响PIC仿真的全局收敛精度。另外,当PIC方法与蒙特卡罗(MC)方法耦合时,离散误差和随机误差通常叠加在一起,理查德森外推需要结合系综平均进行。提出了一种分层级验证的方法。首先对单粒子轨道、电磁场求解、二体粒子碰撞进行收敛精度阶测试;然后采用空间电荷限制流、气体的傅里叶流动等具有精确解的经典物理模型分别对集成PIC、MC模块进行离散误差评估;最后采用放电物理过程对程序功能进行基准校验。
一种小尺寸轫致辐射转换靶设计
荆晓兵, 石金水
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230271
[摘要](36) [HTML全文](16) [PDF 2019KB](1)
摘要:
以减小直线感应加速器X射线光源横向尺寸为目标,开展轫致辐射转换靶的设计。对聚焦打靶过程中电子束运动轨迹进行分析,指出同一个电子束轨迹分布,既可以描述为电子束在某纵向位置处具有一定的横向展宽,也可以描述为电子束保持较小横向尺寸时的轴向分布展宽,由此提出在束腰附近放置多个小靶片实现聚焦电子束有效阻挡的小尺寸多层靶概念设计。采用EGS4程序对X射线产额进行计算,发现靶厚度在一定范围内改变时X射线产额变化较小,基于这一规律完成了小尺寸多层靶的结构设计。进一步考察了一个设计应用实例,当聚焦电子束最小包络直径3 mm、会聚角100 mrad时,对比大尺寸靶,采用小尺寸多层靶可以获得等效直径减小约50%、产额减小约10%的X射线光源。该设计方法有望在相同的电子束品质和聚焦条件下,获得横向尺寸小于电子束最小束包络直径的X射线光源,具有一定的应用价值。
基于集成光学的兆伏每米强脉冲电场传感器研制
石跃武, 陈伟, 聂鑫, 王伟, 苗建国, 吴伟, 陈志强, 谢霖燊, 吴刚, 贾伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230249
[摘要](36) [HTML全文](22) [PDF 1538KB](5)
摘要:
针对兆伏每米(MV/m)强脉冲电场的测量需求,设计并研制了基于集成光学的共路干涉仪(CPI)小体积宽带脉冲电场传感器。基于电光效应及电光调制原理,建立了传感器的幅度和频率响应传递函数,分析了集成光学探头的接收特性,并推导了探头灵敏度和带宽随波导长度的关系。设计了适用于MV/m量级脉冲电场测量的纯光学非金属CPI传感器,提出了利用晶体宽度对测量灵敏度调控的方法,使得设计的半波电场提高了2倍以上。研制的无源探头体积小于20 mm×10 mm×5 mm、理论带宽大于4 GHz、最大测量幅度大于1.2 MV/m。研制的传感器在高空电磁脉冲(HEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)及脉冲功率等领域具有应用前景。
无风条件下近地爆烟尘的大气γ电离辐射环境模拟
郭思禹, 程引会, 郭俊
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230245
[摘要](34) [HTML全文](25) [PDF 1315KB](3)
摘要:
近地爆烟尘由不同粒径尺度的放射性颗粒组成,且运动的时空尺度大。针对近地爆烟尘的大气γ电离辐射环境模拟这一难题,首先开展了γ大气辐射机理分析,进行了无风条件设定,建立了烟尘γ辐射的理论模型,其次引入和提出了相应的数值差分与积分算法,最后给出了对1 000 kt内华达近地爆烟尘在大气中的放射性活度和辐射剂量率的模拟算例,完成了一定的辐射环境时空演变规律总结与结果对比,对比发现本模型在保证活度结果一致性的同时,能计算出大气辐射剂量率的理论最大值。
高功率微波信号对限幅器温度分布的影响特性
高铭萱, 张洋, 张军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230236
[摘要](90) [HTML全文](29) [PDF 2096KB](17)
摘要:
针对高功率微波波形参数对限幅器温度分布特性的影响,基于双级PIN限幅器的场路协同仿真模型对微波脉冲幅值、频率对温度分布的影响展开了仿真研究。结果表明:微波脉冲幅值、频率的提升会使双级PIN限幅器中PIN二极管的高温区域分布向P区拓展、高温区域分布范围扩大;相对而言,微波脉冲幅值对温度分布的影响更为显著,频率对温度分布的影响相对较小。
微波脉冲大气击穿临界场强估计
杨浩, 黄诺慈, 刘星辰, 郑强林, 鲍向阳, 闫二艳
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230248
[摘要](86) [HTML全文](55) [PDF 638KB](10)
摘要:
针对高功率微波在大气传输中可能出现的击穿现象,研究了脉冲序列中首次击穿时的延迟脉冲数,发现其与种子电子、脉冲击穿概率以及微波场强密切相关。研究发现,微波场强可通过作用于种子电子间接影响脉冲击穿概率和延迟脉冲数,由此提出利用延迟脉冲数估计微波击穿临界场强的方法,并定义在脉冲击穿概率大于一定值时的微波临界场强作为击穿阈值。推导了脉冲击穿概率的估计公式,并对估计量的性能进行了分析,随后利用S波段微波大气击穿模拟装置开展了实验验证。实验结果表明,在一定范围内,重复频率微波脉冲击穿延迟脉冲数仅与种子电子产生率和脉宽成反比,能用于估计脉冲击穿概率,进而给出击穿临界场强。
车辆发动机管理系统线缆强电磁脉冲耦合与防护仿真研究
祝挺, 付华芳, 杨国超, 余祖念
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230327
[摘要](66) [HTML全文](35) [PDF 7997KB](7)
摘要:
强电磁脉冲可通过外部线缆耦合进入车辆发动机管理系统(EMS)内,造成发动机管理系统设备干扰甚至损伤,电磁防护组件可为车辆EMS防护设计提供支撑。以车辆EMS为研究对象,综合考虑EMS设备及其外部连接线缆,建立EMS设备电磁仿真模型,对不同长度线缆的端口耦合特性及EMS金属壳体表面感应电流进行了仿真研究。基于防护电路仿真,设计了一种应用于车辆EMS设备的电磁防护组件。仿真结果表明,该防护组件能将5 kV的电磁脉冲限制在最高峰值幅度为18 V以内,防护效能达到48 dB,将其加装于EMS线缆接口处可有效提高强电磁环境下的可靠性,对于车辆平台控制系统的电磁防护设计具有一定的参考意义。
地面装备电源变换系统高低压线缆串扰仿真研究
熊瑛, 李小健, 王彪, 张莹, 杜晓琳, 聂秀丽, 王天楠
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230276
[摘要](91) [HTML全文](30) [PDF 7110KB](3)
摘要:
电源变换系统中功率器件如MOSFET和IGBT开关管的高速切换将产生高幅值和宽频段的电磁干扰,是电动车辆最为常见也无法避免的电磁干扰源。同时,互连线缆是机电设备传递信号和能量的载体,是实现设备功能不可或缺的组成部分,线缆的天线效应使其成为设备产生电磁干扰的主要途径,是系统电磁兼容问题的主要根源之一。为了分析高压电源变换系统对低压控制系统的电磁耦合,以某典型地面装备电源变换系统IGBT开关管产生的脉冲宽度调制波(PWM波)作为电磁干扰源,以实装线缆作为分析对象,构建高低压线缆串扰模型,仿真分析不同线缆对地距离、线缆间距条件下单线、屏蔽线、双绞线等多类低压线缆的近端串扰电压,得出低压线缆的抗干扰性,为系统线缆的布线提供指导。
用于高功率微波器件粒子模拟的三维柱坐标系共形网格生成技术
张磊, 翁明, 王玥, 蒋铭
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230299
[摘要](82) [HTML全文](36) [PDF 2413KB](2)
摘要:
基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成柱坐标网格信息。将轴上网格单元作特殊处理,使粒子模拟算法形式在轴上网格和在非轴上网格上保持一致。利用射线跟踪法得到属于模型子面、模型棱边的离散边界点,接着通过拓扑关系获得模型的顶点,保存上述三类离散边界点的拓扑信息和网格信息。将构建的基础网格元与边界点信息耦合,在离散网格体系中重构模型。用该共形网格剖分技术对相对论磁控管进行剖分,能够识别该磁控管的透明阴极、阳极和谐振腔等结构。
加载环形等离子体束的圆柱波导中慢等离子体波高频特性的数值研究
杨温渊, 董志伟, 董烨, 周前红
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230275
[摘要](77) [HTML全文](28) [PDF 5266KB](0)
摘要:
等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工作模式为慢等离子体波TM01模(下称P-TM01模)。P-TM01模的色散特性及其变化规律对PRMG输出性能有着重要影响。利用全电磁粒子模拟程序对加载环形等离子体束的圆柱波导中P-TM01模的色散特性和场分布进行了粒子模拟和分析,获得等离子体束密度np、径向厚度Δrp和径向位置rp以及外加引导磁场强度Bz和波导半径rw等参数对P-TM01模的色散特性和场分布的影响规律。主要研究结果包括:(1)一定范围内,np 和Δrp的变化对色散特性影响较大,rpBzrw的变化对色散特性影响较小。值得关注的是,由于波导中环形等离子体束的存在,随着波导半径rw的增加,相同纵向波数kz对应的P-TM01模的频率没有降低而是略有提高。因此,在实际应用时,可以适当加大波导径向尺寸以提高器件功率容量;适当降低磁场,则有利于提高器件的紧凑性。(2)P-TM01模的纵向电场的方向不随径向位置变化,径向电场的方向在等离子体束内外两侧相反,外侧的场分布与同轴波导中TEM模相似。(3)主要物理参数变化时,场分布基本特点不会改变。但随着纵向模式数Nkz相应增加,电场能量向等离子体束收拢,不利于波束相互作用和电磁场的耦合输出。因此为了PRMG的高效运行,束波互作用的共振点最好落在kz相对较小的区域。上述研究结果对PRMG的设计和优化具有一定的理论参考价值。
基于压缩残差网络的雷达辐射源识别方法研究
郭恩泽, 刘正堂, 崔博, 刘国彬, 史航宇, 蒋旭
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230119
[摘要](98) [HTML全文](46) [PDF 1955KB](3)
摘要:
针对低信噪比条件下,现有的雷达辐射源信号识别方法存在识别正确率低、时效性差的问题,提出了一种基于压缩残差网络的雷达辐射源信号识别方法。首先,利用Choi-Williams分布的时频分析方法将时域信号转换为二维时频图像;然后,根据应用场景特点,选择卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)“压缩”范围;最后,构建压缩残差网络来自动提取图像特征并完成分类。仿真实验结果表明,在同等体量的设计下,与当前较为常用的标准CNN以及ResNet模型相比,所提模型能够降低信号识别运行时间约88%,在信噪比为−14 dB条件下对14种雷达辐射源信号的平均识别率高约5%。提供了一种高效的雷达辐射源信号智能识别方法,具有潜在的工程应用前景。
二维片状相对论电子束到靶规律研究
高磊, 郝建红, 张芳, 赵强, 范杰清, 薛碧曦, 董志伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202436.230101
[摘要](110) [HTML全文](38) [PDF 1908KB](6)
摘要:
相对论电子束在理想顺磁环境下能够以较高的注量率击中靶目标,但实际情况中由于受环境的影响,相对论电子束的传输方向可能会与地磁场呈小角度偏差,因此会受到地磁场的作用产生拉莫尔进动,影响电子束的到靶瞄准以及到靶注量。基于二维片状相对论电子束,分别对相对论电子束顺磁和偏离磁场3°角两种传输情况进行仿真模拟,通过模拟束团的传输过程,分析研究了顺磁环境下不同传输距离束团到靶率的变化规律,以及偏离磁场3°角时传输过程中注量率的变化规律,为相对论电子束到靶率的预估和靶目标的瞄准提供数据参考。
基于融合特征的泄漏信号分类识别方法
寇云峰, 戴飞, 赵治国, 吕剑明, 马谢
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202335.230186
[摘要](193) [HTML全文](38) [PDF 8563KB](2)
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。
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封面目录
《强激光与粒子束》2024年36卷第2期封面目录
《强》刊编辑部
[PDF 6294KB](25)
高功率脉冲电源技术及应用
雷电间接效应多重脉冲组电流产生装置的设计
刘宏伟, 栾崇彪, 袁建强, 肖金水, 黄宇鹏, 王凌云
2024, 36: 025001.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230241
[摘要](134) [HTML全文](41) [PDF 11078KB](52)
摘要:
针对雷电间接效应多重脉冲组电流模拟需求,完成了雷电间接效应多重脉冲组模拟源的设计,采用20个Crowbar电路支路,通过分时放电的方式实现1个脉冲串内多脉冲输出需求,每个支路可以实现最小间隔30 ms的重复频率放电,从而实现3个脉冲串的输出需求。对放电支路的参数进行了详细设计,分析了电容、波尾电路电感、波尾电路电阻参数变化对输出特性的影响。分析了采用并联大电容实现放电电容重复频率快速充电的可行性,完成了装置的初步结构设计并结合装置结构简要分析了电路模拟参数设置的合理性。该装置建成后,可为电子、电气设备等开展测试提供技术支持。
多级XRAM型脉冲功率电源开关器件简化研究
张玉宸, 戴玲, 樊晟廷, 冯永杰, 林福昌
2024, 36: 025002.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230211
[摘要](206) [HTML全文](84) [PDF 1107KB](49)
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。
具有快前沿的固态Marx电源的研究
李东升, 李孜, 王永刚, 姜松, 饶俊峰
2024, 36: 025003.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230197
[摘要](157) [HTML全文](44) [PDF 3022KB](58)
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,也减少了所使用开关管的数量,降低了脉冲电源的成本。
基于脉冲变压器的快前沿固态触发器
叶明天, 张迎鹏, 龙天骏, 王真
2024, 36: 025004.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230287
[摘要](131) [HTML全文](39) [PDF 6085KB](53)
摘要:
结合理论求解、仿真分析与实验验证,确定了影响脉冲变压器型触发器输出前沿的主要因素,并研制了一台能可靠触发真空沿面闪络开关导通的快前沿固态触发器。研究结果表明:影响触发器输出脉冲前沿的关键因素为脉冲变压器漏感、匝数比和半导体开关开通速度;不同绕制方式的脉冲变压器漏感差异很大,最小漏感绕法的变压器漏感值低1个数量级;选用开通速度优于15 ns的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)、绕制低漏感(小于0.5 μH)的脉冲变压器,实现了前沿为20.4 ns(10%~90%)、幅值为16.5 kV的快前沿输出;控制SiC MOSFET的驱动脉宽在35~55 ns变化可以控制触发电流峰值在35~55 A范围内变化。
基于半桥结构的双极性脉冲电源的研究
潘英进, 熊奕鸣, 李孜, 姜松, 饶俊峰
2024, 36: 025005.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230329
[摘要](156) [HTML全文](67) [PDF 1220KB](39)
摘要:
为了满足脉冲电场消融的应用需求,解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题,研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号,经过驱动芯片放大控制信号后,利用光耦隔离驱动多个SiC MOSFET。驱动电路所需元器件较少,信号控制时序简单,可提供负压偏置,使开关管可靠关断,提高了电路的抗电磁干扰能力,使电源能稳定运行。通过电阻负载实验,对比分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响,驱动电压上升沿时间越短对应的双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明:所设计的高频双极性脉冲电源在100 Ω纯阻性负载上能够稳定产生重复频率双极性纳秒脉冲,输出电压0~±4 kV可调,脉宽0.2~1.0 μs可调,正负脉冲相间延时0~1 ms可调,上升沿和下降沿60~150 ns之间。该双极性脉冲电源电路设计结构紧凑,能满足应用的参数需求。
一种紧凑型固态Marx发生器的研究
姚皓伟, 李孜, 王永刚, 姜松, 饶俊峰
2024, 36: 025006.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230148
[摘要](317) [HTML全文](111) [PDF 6529KB](66)
摘要:
提出利用P型开关作为充电管、N型开关作为放电管串联形成半桥结构,将其门极也短接,以同一个信号同时驱动充电管和放电管。再利用共原边的串心磁环驱动方案,只需一个半桥电路就可以从原边同时传递驱动功率和信号,同步驱动所有充电管和放电管,大幅简化了脉冲电源结构和尺寸,降低了成本。以此搭建了24级固态Marx发生器,在10 kΩ阻性负载上,获得了10 kV、1 kHz、5 μs的高压方波脉冲,验证了方案的可行性,该电源主电路的尺寸仅为20 cm(长)×13 cm(宽)×5.5 cm(高)。
新型全固态模块化多电平特种高压电源优化设计
李玉山, 钱伟刚, 滕甲训, 孙孝峰
2024, 36: 025007.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230322
[摘要](181) [HTML全文](66) [PDF 6500KB](50)
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。
三电极结构在双源激励下的介质阻挡放电特性
姜松, 张征东, 王永刚, 李孜, 吴忠航
2024, 36: 025008.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230173
[摘要](228) [HTML全文](94) [PDF 2202KB](49)
摘要:
介质阻挡放电 (DBD) 在工业中得到广泛应用,但效率限制了它的进一步应用。提出了一种DBD结构和针板结构相结合的三电极结构。将正极性脉冲电源施加在DBD电极上,负极性脉冲电源施加到针板电极上。分析了不同结构下三电极DBD的放电特性、现象和光谱强度。结果表明,三电极结构更加有利于DBD放电通道的产生,其放电均匀性、发光强度均强于双电极DBD,特别是在丝网接地电极条件下,放电更加强烈。当三种电极结构正极性电压维持在11 kV,负极性电压为−5 kV时,丝网接地三电极中DBD的放电电流峰值达到1.54 A,而实心接地三电极和传统双电极中DBD的放电电流峰值为1.14 A和0.74 A。在负极性脉冲维持期间,针网间隙处于击穿状态,DBD放电出现很大的放电电流。在三电极结构中,随着施加在针板上负极性电压的升高也使三电极DBD放电更加强烈。不同结构下的DBD的放电光谱表明在丝网接地时三电极DBD激发粒子的光谱强度最强。这一趋势与DBD放电电流和功率一致。
特种电源设计及仿真技术
高压保护开关缓冲电路参数优化设计
李志恒, 马少翔, 张鸿淇, 朱帮友, 张明, 于克训, 潘垣
2024, 36: 025009.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230158
[摘要](223) [HTML全文](52) [PDF 3143KB](53)
摘要:
目前的高压保护开关缓冲电路参数设计缺乏相关理论设计方法,同时缓冲电路方案由于设计过程中并未考虑分布电容影响,因此均为等参数设计方案,这种方法均压效果不够理想。为了解决目前参数设计中存在的问题,首先建立了含缓冲电路和杂散电感的MOSFET模型并对其关断过程进行了分析,从而得到了抑制电压尖峰的缓冲电路理论设计方法及表达式。针对串联均压未考虑分布电容的问题,通过构造等电位点,建立了含有分布电容的等效电路并进行分析,根据电荷方程等式得到了缓冲电路非等参数设计方法及表达式,该参数设计方法可以补偿分布电容造成的电压分布不均,并更好地指导高压保护开关的均压方案设计。为了验证参数设计的合理性进行了仿真分析,结果表明,最终得到的整体设计方案可以满足尖峰抑制以及均压的设计要求。
一种小型化脉冲行波管高压电源设计与实现
刘银川, 高文雷, 王桠枫, 刘期辉, 陈银杏
2024, 36: 025010.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230207
[摘要](216) [HTML全文](55) [PDF 2928KB](53)
摘要:
为满足雷达整机对发射机小型化的需求,针对8~18 GHz宽带脉冲行波管设计了一种小型化高压电源。采用脉冲峰值功率设计方法,结合高压电容储能,实现了行波管在脉冲工作期间高压稳定输出。同时主功率逆变电路采用了移相全桥拓扑结构,高压整流电路采用了碳化硅二极管,这可减轻电源的散热压力,提高高压电源的功率密度。研制的小型化脉冲高压电源,阴极电压−6.5 kV,最大工作脉宽2 ms,峰值功率最大1600 W。与某型号脉冲行波管联调,在脉冲工作期间行波管输出射频信号功率稳定,测试结果验证了该设计方法的可行性。
中性束注入系统加速极电源高压部件设计
张鸿淇, 李志恒, 马少翔, 张明
2024, 36: 025011.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230159
[摘要](169) [HTML全文](60) [PDF 14847KB](38)
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。
kA级双阶梯脉冲电源方案设计与分析
陈俊宏, 肖东华, 熊玉珍, 王英翘, 陈小昌, 宣伟民, 戢洋
2024, 36: 025012.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230243
[摘要](116) [HTML全文](60) [PDF 2631KB](33)
摘要:
托卡马克装置预电离过程中,环向磁场应与电子回旋波频率相匹配,NCST装置现有的电子回旋波频率较低,为了让环向场与已有的电子回旋波频率匹配,提出新的环向场线圈电流产生方案,在原方案的磁场线圈平顶电流产生之前增加一个低电流台阶。回顾NCST球形托卡马克装置环向场线圈电源的原有方案后,设计了全控型和半控型两种方案,从电压电流的高次谐波、电流的可控性和纹波、改动成本和安装便捷性四方面对比两个方案的优缺点,最终选定半控型改造方案。根据现场条件制作电源改造柜,尽量减少对原有电源柜的改动。实际测试结果显示,两个电流台阶衔接正常,低电流台阶宽度可调、幅值可调,满足改造要求。
变母线电压的LLC高压电容充电电源设计
曾宇轩, 菲华•帕兰斯, 于克训, 谢贤飞
2024, 36: 025013.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230151
[摘要](118) [HTML全文](44) [PDF 4994KB](39)
摘要:
提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分(PI)加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。
HEPS增强器凸轨磁铁脉冲电源的设计与实现
王冠文, 陈锦晖, 霍丽华, 刘鹏, 王磊, 史晓蕾, 段哲, 施华, 吴官健, 翟心哲
2024, 36: 025014.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230195
[摘要](76) [HTML全文](29) [PDF 2329KB](30)
摘要:
高能同步辐射光源(HEPS)是国内首台第四代同步辐射光源,包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环(LER),其动力学孔径远小于物理孔径,对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中,增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度,在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果,采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外,设计了能量回收支路,来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前,已完成脉冲电源样机的研制与测试,各项结果表明,该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。
一种快校正磁铁电源设计与仿真
王东兴, 黄毛毛, 武万锋
2024, 36: 025015.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230239
[摘要](184) [HTML全文](90) [PDF 1884KB](54)
摘要:
快校正磁铁电源是光源和加速器中重要的设备。随着光源性能的提升,加速器对快校正磁铁电源的性能也提出了更高要求。为满足快校正磁铁电源性能要求和简化设计过程,开展了快校正磁铁电源控制策略和仿真研究,并提出了PI控制加二阶相位补偿的方法作为快校正磁铁电源的控制策略;利用伯德图设计快校正磁铁电源的相位补偿参数,以提高电源系统相位裕量。该方法不仅保证了电源系统工作在深度负反馈状态,而且简化了相位补偿的参数计算过程。为了验证控制策略的正确性和有效性,提出用压控电压源代替开关器件开展电源性能仿真的方法。仿真结果验证了上述控制策略的可行性和有效性,同时验证了上述仿真方法的有效性和高效性。
电源控制技术及电磁兼容技术
千特斯拉级内爆磁压缩装置初始磁场电源系统研制
赵娟, 程诚, 李波, 吴刚, 匡学武, 胥超, 周中玉, 张旭平, 唐小松, 李建明, 仝延锦, 谷卓伟
2024, 36: 025016.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230194
[摘要](124) [HTML全文](46) [PDF 3783KB](30)
摘要:
初始磁场电源系统用于激励千特斯拉级内爆磁压缩装置的初级线圈产生初始磁场,是内爆磁压缩装置的关键设备。在分析千特斯拉级内爆磁压缩装置初始磁场电源需求和技术难点的基础上,系统设计了核心部件选择方案和主脉冲电路及控制系统结构,研制成功一套输出电压1~40 kV可调、主放电电流脉冲上升沿约60 μs、总峰值电流达3.2 MA的初始磁场电源系统,已应用于千特斯拉级内爆磁压缩装置动态试验。
双差模非屏蔽线缆回路的电磁串扰研究
彭宁, 杨勇, 张明, 饶波, 张正卿
2024, 36: 025017.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230228
[摘要](179) [HTML全文](43) [PDF 1580KB](37)
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。
基于等效磁路网络法的均匀正交磁场对环形磁芯等效电感的影响
王绍宇, 杨勇, 张明
2024, 36: 025018.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230155
[摘要](219) [HTML全文](69) [PDF 11929KB](44)
摘要:
电源中的磁性元件对外部磁场天然敏感,其工作特性直接影响电源的输出特性。实现背景磁场的建模是研究电源中磁性元件受强杂散磁场干扰问题的重要前提,但目前关注这一应用场景的相关研究较少,且常用的电磁场分析方法难以兼顾计算的精度和效率。基于等效磁路网络法提出了一种杂散磁场效应的分析方法,该方法将研究对象等效生成磁路单元,离散形成网络模型,并通过求解等效磁路系统方程得到模型的场量分布。以一款具体的环形铁氧体磁芯为例,利用等效磁路网络法计算了环形磁芯在直流激励和均匀正交磁场下的场量分布,分析了背景磁场对其等效电感的影响。通过对比等效磁路网络法与有限元法的计算结果,验证了该方法的准确性与高效性,且适用于电源受背景磁场干扰问题的分析。
功率器件及电子封装技术
高速SiC-MOSFET叠层封装结构设计及性能评估
马久欣, 马剑豪, 任吕衡, 余亮, 姚陈果, 董守龙
2024, 36: 025019.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230212
[摘要](169) [HTML全文](48) [PDF 13307KB](44)
摘要:
作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场仿真研究,揭示了脉冲形成过程中封装多介质界面电磁场分布规律,明确了封装结构电磁薄弱环节,为进一步绝缘优化提供指导。搭建双脉冲测试平台,对研制的SiC-MOSFET叠层封装开关与同芯片商用TO-263-7封装开关的动态性能进行测试。结果表明,大电流工况下,所提封装电流开通速度提升48%,关断速度提升50%,开通损耗降低54.6%,关断损耗降低62.8%,实验结果验证了所提叠层封装结构对开关动态性能的改善。
全膜脉冲电容器电热老化分析
黄云祺, 王凌云, 张东东, 陈林, 袁建强, 谢卫平, 邓明海, 孔佑军
2024, 36: 025020.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230163
[摘要](122) [HTML全文](40) [PDF 21404KB](42)
摘要:
全膜脉冲电容器是脉冲功率系统的重要储能单元,其寿命影响着整个系统的可靠性。在脉冲工况下,全膜脉冲电容器的失效多为突发失效,且寿命的分散性较大。为探究全膜脉冲电容器老化失效机理,开展了其寿命试验及电场与温度场的仿真。利用LTD基本放电单元(Brick)实验腔体对电容器进行寿命测试并获得失效电容器,分析了失效电容在不同故障形式下的失效原因,并利用有限元分析软件对电容器局部“电场易畸变”区域进行了电场仿真,说明上述区域存在的畸变电场是发生绝缘介质击穿的主要原因;对电容器进行温度场分析,发现电容器温度与充放电频率成正相关,温度最高点位于电容器几何中心处附近,在充放电频率较低时,电容器温升不明显,说明在较低充放电频率下,电容器绝缘介质老化以电老化为主,而非热老化。
空间电源技术及应用
基于副边LLC谐振变换器的功率处理单元建模与分析
卢泓霖, 吴鑫杰, 张德斌, 屈诚志, 张仲松, 张宇
2024, 36: 025021.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230171
[摘要](209) [HTML全文](79) [PDF 2109KB](38)
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。
TiO2包覆高镍NCM811的电化学性能研究
叶创新, 宛传友, 瞿诗霞, 张俊林, 陈光巳, 陈志缘
2024, 36: 025022.   doi: 10.11884/HPLPB202436.230233
[摘要](101) [HTML全文](30) [PDF 13947KB](26)
摘要:
高镍材料具有较好的电化学性能,但其存在着表面稳定性较差的问题,通过钛酸四丁酯在NCM811材料表面水解生成TiO2,改善了高镍材料的表面稳定性。利用SEM和TEM对改性后的材料进行表面分析,结果表明,实验成功将TiO2层均匀地包覆在高镍NCM811表面,并且发现,在表面包覆过程中,还发生了体相掺杂。利用表面包覆和体相掺杂的共同作用,在1C放电的条件下,循环200圈后,材料的容量保持率从81.40%提升至92.39%,改善了材料的电化学性能。