小型大功率纳秒脉冲发生器的设计——以模块化脉冲源(MPS)为例

小型大功率纳秒脉冲发生器的设计——以模块化脉冲源(MPS)为例

一、小型大功率纳秒脉冲发生器设计──模块化脉冲源(MPS)之一例(论文文献综述)

陈小天[1](2020)在《超声协同的高压脉冲电场液态食品灭菌及其处理室和发生器研究》文中认为高压脉冲电场(Pulsed electric field,PEF)液态食品灭菌是一种利用不可逆电穿孔效应使微生物细胞致死的非热灭菌技术,可在较低的温度下实现对液态食品中微生物的杀灭,同时保留原有营养和风味。电场强度是PEF灭菌效率的决定性因素,单一的PEF技术需要较高的电场强度(30 k V/cm以上)才能满足工业化应用。但随着电场强度的增加,流过液态食品介质的电流增大,处理室内的电化学反应和电极腐蚀也会随之加剧,存在污染食品的风险。同时,过去的实验研究证明高场强作用下更易引发电极放电甚至击穿,对脉冲发生器造成严重破坏。为了解决PEF灭菌技术实际应用中的电化学反应和处理室介电击穿问题,本文分别从两方面入手:一是引入超声波技术作为高压脉冲电场灭菌技术的辅助手段,通过实验探究两者同时作用于微生物细胞产生的联合灭活效应,为在较低场强下获得可观的灭菌效率提供新可能;二是研究IGBT串并联技术,设计并研发工作电压和电流等级更高的高压脉冲发生器,以提升设备的稳定性,降低由于电极放电或击穿对脉冲发生器的损坏风险。本文的主要研究内容以及研究结论如下:(1)发明了一种可实现超声波和脉冲电场同时作用于微生物细胞的微型处理室,利用该微处理室分别研究了两种技术顺序和同时施加对酵母细胞的灭活效果。以酿酒酵母为研究对象,在磷酸缓冲盐溶液(Phosphate buffer saline,PBS)体系中分别研究了超声和脉冲电场单独作用、先后顺序作用以及同时作用的灭菌效率。实验结果表明,超声(25°C,400W,8 s)和脉冲电场(25°C,12 k V/cm,3200μs)两种技术同时作用的灭菌效果(4.26 log)要优于顺序作用灭菌效果,同时大于两种技术单独作用灭菌效率的代数和(分别为超声1.28log和脉冲电场2.44 log),表明在该实验条件下超声和脉冲电场在统计学意义上存在协同效应。(2)采用仿真和实验的方法研究了4管并联IGBT单管的均流特性,并构建了4个IGBT单管并联组件。针对IGBT并联应用,评估了三种1200 V电压等级IGBT单管的参数离散性,选择参数最集中的IGBT作为后续研究对象;设计了基于电容隔离的半桥型IGBT驱动电路,其输出峰值电流为14 A,可同时驱动4个并联IGBT;在完成所选IGBT数值建模的基础上,利用仿真方法研究了驱动回路和功率回路布局不对称导致引发的静态或动态不均流特性,结合仿真结果对4管并联IGBT进行了线路板布局优化,降低了不均流程度,动态不均流系数小于0.18。(3)在4个IGBT并联的基础上,研究了64个并联IGBT组件的串联均压特性,成功研制了4并64串共计256个IGBT单管堆叠组成的高功率固态开关。采用基于激光二极管和光分路器的多路触发信号同步方案,使64路驱动信号的最大延迟时间小于25 ns;同时设计了RCD缓冲网络,对器件开关不同步进行补偿。研制了16路隔离电压在30 k V以上的12 V/800m A母线串联型辅助电源,为各串联板进行隔离供电。最后对搭建的高功率固态开关进行性能测试,证明该固态开关可以在35 k V/150 A的条件下稳定工作,电流上升时间为632 ns,基于该固态开关搭建的脉冲电源可以输出幅值1 k V~35 k V、脉宽3μs~10μs、频率100 Hz~1000 Hz可调的准方波脉冲。(4)研发了中试级超声-高压脉冲电场液态食品灭菌系统,为高压脉冲电场灭菌技术和装备开发提供新思路。设计了共场型超声-高压脉冲电场处理室,实现在连续条件下超声波和高压脉冲两种灭菌技术的同时耦合。结合开发的监控软件,利用不同电导率的Na Cl溶液作为处理介质,对整个系统进行了功能测试,结果表明系统内各组件均能正常工作,处于有效处理区域内的微生物细胞会同时受到超声和脉冲电场的灭活作用。

李泰煜[2](2020)在《基于特斯拉变压器的脉冲源研制及大气压放电应用研究》文中指出高压脉冲源作为脉冲功率系统中重要组成部分,随着研究领域由军工国防转变为工业民用领域,其对高可靠性、低成本、紧凑小型化、重频化方面提出了更高的要求。传统脉冲源受制于脉冲变压器铁磁材料饱和效应,或是半导体器件成本与参数的限制,为实现大气压放电应用领域的需求,对脉冲源的参数和性能提出要求,而空芯特斯拉变压器不受磁饱和和频率的限制,且具有高变比、结构简单、低成本等优点,在长寿命、高重复频率的应用场合更具优势。本文首先对特斯拉变压器的谐振放电工作原理进行理论分析,通过变压器放电回路的仿真模型对样机参数进行设计,并搭建基于倍压整流回路、特斯拉变压器以及陡化回路的脉冲源电路,对上述脉冲源电路进行试验研究。然后根据重频充电回路工作原理,设计了可重频的高压脉冲源回路,分析了单次脉冲形成过程的三个重要阶段进行分析优化,以及脉冲源的输出能量效率和峰值电压比进行研究,提出了失谐系数所在的最优区间,最终得到幅值0~20k V,输出电压比123,能量效率64%,上升沿30ns,重复频率0~1k Hz的纳秒脉冲源。最后,对特斯拉型脉冲源单次和重频两种不同工作模式下的应用进行研究。针对长寿命、低抖动的触发开关需求,将特斯拉脉冲源单次工作模式作为触发源研究一种新型预电离开关的静/动态特性,探究了自击穿电压、工作范围、有/无紫外光预电离、触发源参数和开关烧蚀等方面的开关性能研究。结果表明,0.1M Pa气压下,工作系数在76.1%及以上时,紫外光预电离有利于开关触发特性稳定,其抖动小于2ns;基于特斯拉脉冲源重频工作模式下,搭建了介质阻挡放电等离子体试验平台,分析不同峰值电压、不同频率、不同介质厚度和种类下的放电形貌和放电功率进行研究,与高频交流电源进行对比,验证了特斯拉脉冲源驱动下的介质阻挡放电性能。本文研究内容为探究此类脉冲源输出性能提供技术支撑,对其在大气压放电应用领域的研究提供一定的参考建议。

叶成园[3](2020)在《纳秒脉冲表面介质阻挡放电中电离波特性研究》文中提出近年来,由于等离子体流动控制技术在航空航天领域有着广泛的应用前景,各种形式的流动控制方法得到了研究学者们的广泛关注。其中表面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharges,SDBD)激励器由于结构简单,反应效率高且响应速度非常快而有着较大的实用价值。SDBD放电过程中,等离子体是以表面电离波(Surface Ionization Wave,SIW)的形式向前传播,其传播特性受到诸多因素的影响。在等离子体诊断技术受到限制的前提下,对其传播特性的研究有助于分析其具体的物理过程。因此本文研制了一台面向表面介质阻挡放电用的纳秒脉冲电源,并开展了表面电离波传播特性的研究。首先,本文基于固态半导体开关,以开关切断式原理研制了一台高压纳秒脉冲电源,并对其进行了装箱测试。所采用的开关为德国BEHLKE公司生产的大电流开关,针对其控制原理采用Altium Designer软件设计了低压控制电路和主电路,然后对其拓扑结构进行设计装箱,测试其输出特性。测试结果表明,纳秒脉冲电源输出电压幅值0~20 k V可调,重复频率0~5 k Hz可调,脉冲宽度200 ns~500 ns可调,上升沿和下降沿均为15 ns。电源输出波形稳定,能够长时间稳定运行,且体积小,质量轻,易于搬运。然后分别以聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)和环氧树脂(Epoxy Resin,ER)为介质材料,制作了多地电极阵列结构的表面介质阻挡放电激励器,利用搭建完成的纳秒脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验。电压电流测试结果表明:在脉冲电压的上升沿发生了两次击穿,形成放电通道,分别为初级电离波和次级电离波。脉冲重复频率越高,SIW的电流衰减速率越快,而SIW传播速度变化不大;脉冲电压幅值越高,SIW的传播速度越快,而对SIW的电流衰减速率基本没有影响。电场测试结果表明:阻挡介质对电场的影响较大,ER介质电场峰值可达30 k V/cm,而且沿着表面电离波的传播方向峰值的空间衰减较小;重复频率只会影响PTFE介质的剩余电场:即剩余电场绝对值的大小随着重复频率的增大而增大,除此之外,同一种介质不同脉冲重复频率下的电场时间演化基本相同。实验证实了同极性纳秒脉冲SDBD中,表面残余电荷产生的电场与表面电离波传播过程中的电场方向相反,即表面残余电荷抑制了表面电离波传播及放电能量注入过程,该结论有助于实际应用中提升SDBD的能量耦合效率。

张雅雯[4](2020)在《级联型脉冲源及其关键技术的研究》文中研究说明近年来脉冲功率技术不仅在国防领域发挥了重要作用,在民用领域也受到了国内外学者的广泛关注。其中脉冲电源作为激励源产生低温等离子体的技术成为了业内研究的热点。低温等离子体在材料表面改性,环保除尘,点火助燃方面有诸多的应用。脉冲激励源的输出特性对低温等离子体的产生有很大的影响,因此,高性能脉冲电源的研制成为低温等离子体实现工业应用的关键步骤。另外控制和触发系统也是制约脉冲电源输出性能的关键技术,为了更好地实现脉冲输出的灵活性和精确性,控制和触发技术的发展也成为了一个重要因素。为了提升高压脉冲电源的电压等级和输出脉冲电压的灵活性,本文基于电压叠加技术设计了一款电压级联型高压脉冲电源。首先基于电压叠加原理和级联型拓扑结构,设计了一款输出电压最高为20 k V的高压微秒脉冲源主电路,该主电路由40个相同的功能模块组成,每个模块的输出电压为500 V。每个模块通过对工频输入电压进行整流和滤波实现直流输出,并通过电力电子开关控制其电压输出。其次,利用FPGA制作为控制器,设置了人机界面,实现了脉冲控制、触发参数的灵活设置;采用光电转换技术设计实现了主电路多模块的同步、异步触发控制,并实现了高低压的有效隔离。最后,为进一步缩小电源体积和提高其经济性,基于高频交流链接技术提出了一种新型的供电电路技术方案。该供电电路利用高频交流链接技术,提升了供电端隔离变压器的工作频率,可大大减小变压器体积和滤波储能器件体积。最后,基于特定的设计案例参数,分别针对工频供电脉宽在0-50μs,重复频率在0-5k Hz之间可调的脉冲电源进行了仿真实验和物理实验验证;对基于高频交流链路供电的电源进行了仿真实验,实验结果表明,达到了预期的设计目标。

洪鑫扬[5](2020)在《纳秒级可调固态脉冲源的研究》文中研究表明脉冲功率朝着波形多样化和参数极限化发展,重复频率脉冲功率成为研究热点,而固态开关技术的发展使固态脉冲源成为主流的解决方案。传统固态脉冲源为实现其快前沿、高重频特性以较高成本为代价,且输出参数通常在研制完成时固定,难以满足众多工业应用需求。本文对此展开研究,提出了可调固态脉冲源方案,研制了纳秒级可调固态脉冲源系统,主要研究内容及成果如下:(1)系统结构和方案设计分析脉冲功率基本理论和电路方法学,以远程可调为出发点,设计纳秒级可调固态脉冲源系统结构和方案。通过仿真分析LTD电路设计对脉冲输出的影响以及关键技术分析系统的同步驱动和控制问题,明确固态脉冲源和高精度控制系统的指标参数和技术难点。(2)快边沿、高重频固态脉冲源的研制基于LTD电路原理和半导体功率开关,通过器件参数分析、选型和硬件电路设计保证固态脉冲源的快边沿和高重复频率,根据脉冲源叠加方案采用模块化结构设计,实现固态脉冲源的研制。脉冲源模块的输出脉冲幅度最高约950V(约25Ω负载),输出脉冲边沿时间在40ns左右,最高重复频率为500KHz,脉宽可调范围为纳秒至微秒。(3)高精度多路同步控制系统的研制将FPGA多路同步控制技术作为实现固态脉冲输出可调的关键技术,根据控制系统的远程控制功能和参数指标要求,完成控制电路、嵌入式软件和远程控制端的软件的设计,实现输出驱动信号上升沿时间为1ns左右,最高重复频率为5MHz,脉宽最小步长为5ns,具有良好通道一致性和漂移性的多通道同步控制系统研制。(4)可调固态脉冲源系统测试分析和优化进行可调固态源系统的测试分析,系统模块输出最高输出脉冲幅度约为950V电流约为10A(约25Ω负载),脉冲边沿时间约为40ns,脉冲最高重复频率为500KHz,通过远程上位机实现脉冲输出幅度、频率、脉宽的控制。负载电压波形的脉宽在高重复频率时的可调范围在纳秒量级,随着重复频率的降低,脉宽可调范围逐渐提高。最后研究了电容对输出脉冲波形的影响并进行系统优化。

杨景红,杨明,钱锰,郑新[6](2020)在《超宽带电磁脉冲在冲激雷达中的应用及发展》文中提出文章概述了超宽带电磁脉冲的特点,简要描述了超宽带电磁脉冲的发展方向,介绍了几种典型的基于气体开关的超宽带电磁脉冲发生器。固态开关的发展,为超宽带电磁脉冲发生器提供了新的技术途径,文章介绍了基于固态开关的典型脉冲源。简要阐述了功率合成的特点和方法,固态开关的高稳定性能使其在功率合成方面显示了较好的效果。简要介绍了国内外典型的冲激雷达系统。分析了冲激雷达对超宽带电磁脉冲源的要求,给出基于不同固态开关的高功率电磁脉冲源方案,最后对冲激雷达脉冲源的发展进行了展望。

谢涛旭[7](2019)在《高分辨率DPWM控制的高压微秒脉冲电源研究》文中研究表明近年来,随着电源技术的快速发展,高压脉冲电源已经被广泛应用于静电除尘、材料及生物医学等领域。在高压脉冲电源研究设计过程中控制电路的设计十分重要,为实现对高压脉冲电源的精准控制,研究一种高分辨率的高压微秒级脉冲电源具有重要的实际意义和应用前景。本论文设计了一种以FPGA为控制核心,以直流斩波为主电路结合高压脉冲变压器,实现频率和脉宽可调的高分辨率DPWM控制的高压微秒脉冲电源。该电源输入为220V/50Hz,经两级EMI滤波、全桥整流和直流滤波后得到恒压直流,然后由FPGA产生DPWM信号经过光耦隔离驱动电路控制IGBT,实现低压陡化脉冲,在变压器低压侧原边设计了RCD磁复位电路,通过脉冲变压器升压实现高压微秒脉冲输出。为有效提高脉冲电源分辨率,本文研究了一种基于FPGA内部逻辑资源查找表LUT和寄存器REG的新型高分辨率控制方法。该电路的时钟模块通过调用FPGA内部IP核锁相环产生,对输入的50MHz时钟进行处理,处理后的时钟用于驱动脉冲模块,然后产生上升沿信号和下降沿信号,最终合成DPWM信号。论文的控制芯片使用Altera公司Cyclone VI E系列器件EP4CE10F17C8,可提供10320个LUT,使用Verilog语言对整个系统进行自顶向下的设计。本文设计的高分辨率DPWM控制高压微秒脉冲电源频率500Hz-20kHz可调,每次调整增加或减少500Hz;占空比0.1-0.9可调、步长0.1;分别对控制电路、低压侧和高压侧进行测试,得到不同频率、占空比的方波,其中控制电路时间分辨可达0.4ns,低压侧波形平滑,高压侧相对低压侧波形有较多毛刺,但是并不影响电源性能。实验表明,本文实现了对高压微秒脉冲电源的精准控制,稳定可靠,具有较高分辨率。图[72]表[9]参[67]

孟崇崇[8](2019)在《高效节能短电弧铣削加工脉冲电源的研究》文中研究表明短电弧加工技术的出现为超硬脆性、高强度、高韧性及高耐磨性等难加工材料零件的加工提供了一种高效可行的手段,并依靠其极高的材料去除率和连续稳定的放电加工过程成功应用于农业装备、石油化工、水利发电、航空航天等领域。目前应用于复杂零件加工的短电弧铣削加工技术尚不成熟,而短电弧脉冲电源作为短电弧铣削加工系统的一个重要组成部分,其性能指标将直接影响到加工效率、表面质量及加工成本。为此,本文针对短电弧铣削脉冲电源高效性和节能性进行研究,以提高短电弧铣削加工加工效率和电能利用率。研究了实际短电弧铣削加工系统及电弧放电原理,分析电参数与加工效率的关系,得出提高单脉冲放电能量可提高加工效率;分析了短电弧铣削加工放电间隙电特性,得出合适的脉基能提高节能效果,且可以提高连续电弧放电率,进而提升加工效率;分析了传统脉冲电源拓扑电路能耗,对比新型节能短电弧脉冲电源能耗,得出可行的脉冲电源高效节能方案;构建出高效节能短电弧加工脉冲电源总体方案,设计了电源主电路拓扑,并详细分析了其工作原理。最后,通过理论计算并结合工程实践经验,对电源主电路拓扑结构中各环节的关键元器件部分进行了参数计算及选型。对以DSP和UCC3895为核心的控制系统硬件部分进行了模块化设计,主要包括移相脉冲发生器外围电路、驱动电路、驱动器接口电路和保护电路;将RBF神经网络和差分进化算法结合构建了PID控制器,用于脉冲电源输出电压的恒压控制,建模仿真结果表明其具有优异稳压效果;完成了DSP软件流程设计和PLC触摸板人机界面设计,构建了完整的电源系统。使用MATLAB中Silmulink模块,运用数字脉冲移相原理对移相脉冲发生器仿真模型进行了改进;构建了用于模拟短电弧加工时变化负载的负载突变模型;对本文脉冲电源核心的移相式逆变全桥进行了建模仿真,并对电源整体进行了建模仿真;通过短电弧铣削加工实验,验证了电源的可行性及高效节能特点。

李斌[9](2019)在《高压纳秒双指数电磁脉冲源研制》文中指出电磁脉冲具有陡前沿、窄脉宽、高幅值、宽频带的特点,瞬间释放的强电磁脉冲可通过多渠道与电子设备和集成电路发生耦合作用,致使电子电气产品失控甚至烧毁。随着电磁武器、电磁干扰和电磁兼容技术的不断发展,电磁脉冲及其防护受到了很多学者和科研人员的关注。因此研制电磁脉冲模拟器为实验分析、观察以及预测电子系统在复杂电磁环境中的抗干扰能力具有重要的价值。本文在分析电磁脉冲模拟器可实行性的基础上,研制一套前沿小于10ns、半高宽小于1us、输出电压040kV可调的双指数电磁脉冲源。具体工作内容和成果如下:利用Matlab对双指数脉冲电路建模仿真,分析回路中各元器件参数对脉冲波形的影响,确定电容容量和匹配吸收负载;使用基于有限元法的电磁仿真软件ANSYS对不同形状、不同半径和不同间距的气体自击穿开关进行电场仿真,计算气体自击穿开关器件主要参数,设计了半球头形间隙可调式气体自击穿开关。针对电磁脉冲源中储能电容充电电源的要求,研发出一套以STM32单片机为控制核心,利用VB界面进行远程控制的小型化、高稳定性的直流高压充电电源;并解决电磁脉冲源系统中的高压绝缘防护和自干扰的问题,使电磁脉冲源更加安全稳定地工作。对研制的电磁脉冲源整机进行单触发和连续触发模式测试;并做了不同吸收负载、放电间隙和工作气压对脉冲源输出特性影响的测试;测试结果表明该电磁脉冲源平均前沿8.5ns,平均半高宽808.1ns,幅值040kV可调,重复频率330Hz左右,满足产品技术指标要求,可应用于对电子产品的电磁防护性能的分析与测试研究。

刘亚迪[10](2019)在《基于DDS的同步时序发生器研制》文中研究表明为使得磁共振成像系统、质谱仪器、光谱仪器等设备正常工作并保持较高性能,需要提供一系列延时脉冲使内部各硬件单元协同工作,因此同步时序发生器的研究尤为重要。本项目基于磁共振成像系统以及光谱仪器等分析仪器的需求,研制了一种基于DDS的同步时序发生器,可实现延时和脉宽分辨率可调,输出多通道可调频率、延时、脉宽的时序信号。本文的主要工作与成果如下:(1)基于磁共振系统和分析仪器的应用需求,确定了同步时序发生器的技术指标,提出了时序发生系统的两种工作模式,一种是内触发模式,采用倍频器和DDS相结合的技术方案设计了频率合成器,为FPGA提供可变频率的参考时钟,可使单台设备输出多通道同步时序信号,适应复杂装置及小型应用场合下的需求;另一种是外触发模式,使用外部输入时钟和触发获得全局时钟以及脉冲触发信号,实现多台时序发生器级联,满足了大型装置与大范围工程应用的需求,扩大了应用场景。(2)完成了该时序发生器的频率合成单元、控制单元、多通道波形产生单元的硬件设计与软件编写。频率合成单元采用倍频链电路为DDS芯片提供系统时钟,既满足输出频率要求,又使得输出信号具有较高的频率分辨率、较低的相位噪声和抖动;系统控制单元选用LPC1766作为主控芯片,实现用户交互、FPGA通信、DDS控制等功能;多通道脉冲产生单元是该仪器的功能实现模块,基于FPGA完成脉冲参数的获取、存储、校验等操作,通过延时计数输出多通道时序脉冲信号。(3)测试了同步时序发生器的功能和指标,单台设备可输出20通道延时脉冲,延时范围为0200ms,分辨率最小为6.4ns,内触发输出多通道脉冲抖动峰峰值<250ps,RMS抖动值<20ps,上升沿<500ps,达到工程应用指标需求。此外DDS频率源作为该仪器的核心部分,输出正弦波信号频率为20160MHz,相位噪声可达-135dBc/Hz@1k Hz,-145dBc/Hz@10k Hz,输出频率155.52MHz时窄带SFDR为-85dBc,1GHz宽带SFDR为-60dBc,频谱仪测得信号周期抖动<0.5ps,满足该设备指标,同时为高精度时序发生器提供通用频率源。

二、小型大功率纳秒脉冲发生器设计──模块化脉冲源(MPS)之一例(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、小型大功率纳秒脉冲发生器设计──模块化脉冲源(MPS)之一例(论文提纲范文)

(1)超声协同的高压脉冲电场液态食品灭菌及其处理室和发生器研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
相关符号及缩略词
第一章 绪论
    1.1 高压脉冲电场灭菌技术及其应用
        1.1.1 高压脉冲电场食品灭菌技术发展
        1.1.2 高压脉冲电场灭菌技术应用中的挑战
        1.1.3 高压脉冲电场与其他灭菌技术联合应用
    1.2 国内外固态高压脉冲电源研究进展
        1.2.1 高压脉冲发生器拓扑及性能分析
        1.2.2 基于串并联技术的高功率固态开关研究
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 超声-高压脉冲同时作用对酿酒酵母的联合灭活效应研究
    2.1 引言
    2.2 材料和方法
        2.2.1 菌种和生长条件
        2.2.2 微处理室的设计和制造
        2.2.3 超声波处理
        2.2.4 高压脉冲电场处理
        2.2.5 联合处理
        2.2.6 微生物计数
        2.2.7 透射电子显微镜
        2.2.8 统计分析
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 超声波和高压脉冲电场单独处理
        2.3.2 超声波和高压脉冲电场联合处理
        2.3.3 透射电子显微镜观察
    2.4 本章小结
第三章 处理室负载特性研究及准方波脉冲发生器设计
    3.1 共场型处理室负载特性研究
        3.1.1 细胞悬浮液的介电模型介绍
        3.1.2 共场型处理室等效电学模型
    3.2 脉冲发生电路设计与分析
    3.3 本章小结
第四章 IGBT并联均流特性研究
    4.1 单个IGBT驱动电路研究
        4.1.1 IGBT器件选择
        4.1.2 双脉冲实验平台
        4.1.3 驱动电路设计及性能测试
        4.1.4 IGBT建模及模型验证
    4.2 影响IGBT并联均流因素分析与仿真研究
        4.2.1 静态和动态不均流评价指标
        4.2.2 器件特性及分布参数对并联均流的影响
        4.2.3 驱动回路对并联均流的影响
        4.2.4 功率回路对均流特性影响
    4.3 四管并联均流特性研究
        4.3.1 并联驱动电路分析
        4.3.2 栅极布局优化
        4.3.3 并联IGBT热耦合分析
第五章 IGBT并联组件的串联特性及固态开关性能研究
    5.1 IGBT串联不均压特性分析及措施研究
        5.1.1 静态不均压原因分析
        5.1.2 动态不均压原因分析
        5.1.3 RCD串联缓冲电路设计
    5.2 多路同步驱动信号链路研究
        5.2.1 串联IGBT驱动耦合技术优选
        5.2.2 基于光纤的多路驱动信号技术研究
    5.3 串联IGBT多路隔离辅助电源研究
        5.3.1 多路辅助电源拓扑设计和理论分析
        5.3.2 初级全桥逆变电路设计
        5.3.3 高频脉冲变压器设计
        5.3.4 次级电压转换电路设计
        5.3.5 电源输出测试
    5.4 驱动信号控制及故障保护系统设计
        5.4.1 控制器设计
        5.4.2 过流保护电路设计
    5.5 固态开关性能测试
        5.5.1 单块串联板测试
        5.5.2 高压固态开关性能测试
    5.6 本章小结
第六章 连续式超声-高压脉冲灭菌系统设计及测试
    6.1 超声-高压脉冲灭菌系统设计与实现
        6.1.1 超声-高压脉冲电场连续式处理室设计
        6.1.2 系统监控软件设计
    6.2 系统功能测试
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
个人简历

(2)基于特斯拉变压器的脉冲源研制及大气压放电应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 特斯拉变压器国内外研究现状
    1.3 大气压放电领域相关应用研究现状
        1.3.1 气体火花开关研究现状
        1.3.2 介质阻挡放电研究现状
    1.4 本文研究内容
2 特斯拉变压器的基本原理及电路搭建
    2.1 引言
    2.2 基本原理分析
        2.2.1 谐振放电原理
        2.2.2 电路参数仿真研究
    2.3 脉冲源电路
        2.3.1 基本参数
        2.3.2 试验研究
    2.4 本章小结
3 特斯拉脉冲源重频输出性能分析研究
    3.1 引言
    3.2 脉冲形成过程原理分析
        3.2.1 重频充电回路原理
        3.2.2 脉冲源样机结构及工作原理
    3.3 脉冲形成各阶段分析及优化
        3.3.1 充电电压上升阶段
        3.3.2 晶闸管关断阶段
        3.3.3 谐振放电阶段
    3.4 脉冲源输出能量效率和峰值电压比优化
    3.5 脉冲源整机输出特性
    3.6 本章小结
4 特斯拉型触发源应用于气体火花开关的特性研究
    4.1 引言
    4.2 触发开关结构设计及试验回路
        4.2.1 开关结构设计
        4.2.2 触发开关试验回路
    4.3 开关特性研究
        4.3.1 开关自击穿特性
        4.3.2 开关触发特性
        4.3.3 开关烧蚀结果
    4.4 本章小结
5 特斯拉型重频脉冲源驱动介质阻挡放电的电学特性研究
    5.1 引言
    5.2 放电等离子体试验平台
    5.3 介质阻挡放电的电学特性
        5.3.1 脉冲电压幅值的影响
        5.3.2 重复频率的影响
        5.3.3 介质厚度和种类的影响
    5.4 脉冲源输出效率比较
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢

(3)纳秒脉冲表面介质阻挡放电中电离波特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状与进展
        1.2.1 高压脉冲电源
        1.2.2 表面介质阻挡放电
        1.2.3 中国科学院电工研究所研究进展
    1.3 目前研究的不足之处
    1.4 本文主要研究内容
2 表面介质阻挡放电实验装置
    2.1 实验电源
    2.2 表面介质阻挡放电激励器
    2.3 表面介质阻挡放电电流测量系统
    2.4 表面介质阻挡放电电场测量系统
    2.5 本章小结
3 纳秒脉冲电源的研制
    3.1 设计指标和电源结构
        3.1.1 电源的设计指标
        3.1.2 电源的整体结构
    3.2 主电路的设计
        3.2.1 主电路原理
        3.2.2 开关的选择
        3.2.3 主电路的搭建
    3.3 控制电路的设计
    3.4 样机测试与装箱
        3.4.1 输出特性测试
        3.4.2 样机布局与装箱
    3.5 本章小结
4 表面介质阻挡放电特性研究
    4.1 电流测量及相关研究
        4.1.1 电流探头标定
        4.1.2 不同位置处的电荷积累与消散
        4.1.3 表面电离波峰值的空间分布和电流衰减速率
        4.1.4 表面电离波的传播速度
        4.1.5 表面电离波传播速度的理论计算
    4.2 电场测量研究
        4.2.1 电场标定
        4.2.2 阻挡介质对电场的影响
        4.2.3 重复频率对电场的影响
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 课题展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
致谢

(4)级联型脉冲源及其关键技术的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 背景及意义
    1.2 技术现状和趋势
        1.2.1 脉冲电源的国内外发展现状
        1.2.2 脉冲电源的关键技术及其发展趋势
    1.3 主要工作和研究内容
第二章 高压脉冲电源的分类及工作原理
    2.1 Marx发生器
    2.2 脉冲变压器型高压脉冲电源
    2.3 半导体开关串联型高压脉冲电源
第三章 级联型高压脉冲源的设计与实现
    3.1 系统设计及工作原理
    3.2 主电路模块器件设计和选型
        3.2.1 变压器设计
        3.2.2 整流模块选型
        3.2.3 电容器参数设计
        3.2.4 开关器件选型
        3.2.5 续流二极管选型
    3.3 控制模块设计
    3.4 光电触发模块设计
    3.5 过流保护电路设计
    3.6 供电电源设计
    3.7 仿真与实验验证
        3.7.1 仿真验证
        3.7.2 实验验证
    3.8 本章小结
第四章 基于交流链接技术的新型供电电路设计
    4.1 新型供电电路设计和工作原理介绍
        4.1.1 基于新型供电电路的拓扑结构
        4.1.2 高频交流链接供电电路工作原理
        4.1.3 高频交流链接供电电路工作过程分析
    4.2 参数设计
        4.2.1 谐振电感和电容设计
        4.2.2 变压器设计
    4.3 仿真验证
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 课题展望
参考文献
附录A 级联型脉冲电源实验样机图
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(5)纳秒级可调固态脉冲源的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 脉冲功率技术发展概述
    1.2 重频脉冲功率国内外研究现状
    1.3 课题研究意义
    1.4 论文的研究内容和工作安排
2 纳秒级可调固态脉冲源方案
    2.1 引言
    2.2 脉冲功率理论
        2.2.1 基本原理和电路方法简介
        2.2.2 Marx电路和LTD电路
        2.2.3 LTD基本原理
        2.2.4 固态开关技术
    2.3 系统结构和方案
        2.3.1 系统结构设计
        2.3.2 系统方案设计
    2.4 电路仿真和关键技术分析
        2.4.1 核心电路仿真
        2.4.2 关键技术分析
    2.5 小结
3 固态脉冲源的设计
    3.1 引言
    3.2 固态脉冲源结构设计
    3.3 器件的参数分析和选型
        3.3.1 半导体开关器件
        3.3.2 驱动芯片
        3.3.3 储能电容
        3.3.4 磁芯
    3.4 固态脉冲源的硬件设计
        3.4.1 单元电路和驱动电路
        3.4.2 输出脉冲电路
        3.4.3 保护电路
        3.4.4 物理实现和实物图
    3.5 小结
4 固态脉冲源的控制系统设计
    4.1 引言
    4.2 多路控制方案设计
    4.3 控制系统电路设计
        4.3.1 电源电路
        4.3.2 FPGA的控制电路
        4.3.3 FPGA的多路触发信号电路
        4.3.4 MCU控制电路
        4.3.5 以太网远程控制电路
    4.4 控制系统嵌入式软件设计
        4.4.1 MCU程序
        4.4.2 FPGA程序
    4.5 控制系统远程电脑端软件设计
    4.6 小结
5 可调固态脉冲源系统测试和分析
    5.1 引言
    5.2 控制系统性能测试和分析
    5.3 可调固态脉冲源整体系统测试和分析
        5.3.1 功能测试
        5.3.2 参数指标测试
    5.4 参数的优化
    5.5 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A: FPGA部分RTL代码
附录B: 远程控制软件Labview程序
附录C: 多通道控制系统实物图
附录D: 固态脉冲源系统实物图
攻读硕士学位期间发表的论文
攻读硕士学位期间申请的专利
攻读学位期间参与的科技竞赛

(6)超宽带电磁脉冲在冲激雷达中的应用及发展(论文提纲范文)

0 引 言
1 超宽带电磁脉冲
    1.1 单辐射源体制
    1.2 基于固态开关的脉冲源
    1.3 功率合成
2 冲激雷达
3 冲激雷达脉冲源
4 结束

(7)高分辨率DPWM控制的高压微秒脉冲电源研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 DPWM控制电路研究进展
    1.4 论文主要内容和组织结构
        1.4.1 论文主要内容
        1.4.2 论文组织结构
2 高压脉冲电源方案设计及硬件电路选型
    2.1 高压脉冲电源方案设计
        2.1.1 高压脉冲电源参数
        2.1.2 脉冲电源的设计方法
        2.1.3 高压脉冲电源系统设计
    2.2 IGBT芯片选型
    2.3 FPGA结构特点与芯片选型
        2.3.1 FPGA结构特点
        2.3.2 FPGA芯片选型
    2.4 硬件电路设计
        2.4.1 EMI电磁滤波电路
        2.4.2 整流滤波电路
        2.4.3 驱动电路
        2.4.4 IGBT保护电路
    2.5 本章小结
3 高压脉冲变压器设计
    3.1 脉冲变压器铁芯的选择
        3.1.1 变压器视在功率PT
        3.1.2 铁芯选择在本文中的实际应用
    3.2 绕组线径和匝数的选择
    3.3 脉冲变压器复位电路设计
        3.3.1 高压变压器的磁饱和
        3.3.2 高压变压器复位方法
    3.4 高压脉冲变压器设计本文中的应用
        3.4.1 高压脉冲变压器参数确定
        3.4.2 高压脉冲变压器工艺流程
    3.5 本章小结
4 高分辨率DPWM控制电路设计
    4.1 DPWM分辨率
    4.2 传统DPWM设计方案
    4.3 新型高分辨率DPWM方案设计
    4.4 基于FPGA的新型高分辨率DPWM实现
    4.5 FPGA程序设计
        4.5.1 顶层设计
        4.5.2 频率调节模块
        4.5.3 脉宽调节模块
        4.5.4 按键扫描模块
        4.5.5 温度传感器
    4.6 DPWM控制电路实测分析
    4.7 本章小结
5 系统实验及结果分析
    5.1 高压微秒脉冲电源实验系统
    5.2 FPGA和驱动电路输出波形分析
    5.3 脉冲电源调试
    5.4 脉冲电源实测波形分析
        5.4.1 调试后低压侧输出波形分析
        5.4.2 高压侧输出波形分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果

(8)高效节能短电弧铣削加工脉冲电源的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的意义
    1.2 大功率脉冲电源国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 大功率脉冲电源国外研究现状
        1.2.2 大功率脉冲电源国内研究现状
        1.2.3 大功率脉冲电源发展趋势
    1.3 课题研究的主要任务
第二章 短电弧铣削加工放电波形分析及能量损耗分析
    2.1 短电弧铣削加工系统及放电原理
    2.2 电源参数对加工效率的影响
    2.3 短电弧铣削脉冲电源间隙电特性分析
        2.3.1 短电弧铣削加工间隙放电状态分析
        2.3.2 短电弧铣削加工间隙放电回路模型分析
        2.3.3 短电弧铣削加工间隙电压电流特性分析
    2.4 传统晶体管脉冲电源能量损耗分析
        2.4.1 限流电阻上的功率损耗
        2.4.2 工频变压器功率损耗
    2.5 节能短电弧铣削脉冲电源能耗分析
        2.5.1 逆变全桥电能损耗
        2.5.2 高频变压器电能损耗
        2.5.3 整流二极管电能损耗
        2.5.4 饱和电感功率损耗
        2.5.5 高效节能短电弧铣削脉冲电源能耗分析
    2.6 本章小结
第三章 高效节能短电弧铣削加工脉冲电源系统设计
    3.1 短电弧铣削脉冲电源技术参数
    3.2 短电弧铣削脉冲电源总体方案设计
    3.3 主电路拓扑设计及工作原理
        3.3.1 单相电压型移相全桥逆变拓扑原理
        3.3.2 主电路拓扑设计与分析
    3.4 主电路拓扑关键部分设计
        3.4.1 三相整流桥设计
        3.4.2 输入滤波器设计
        3.4.3 全桥变换器设计
        3.4.4 输出滤波器设计
        3.4.5 磁通不平衡的避免
    3.5 本章小结
第四章 高效节能短电弧铣削加工脉冲电源控制系统设计
    4.1 控制系统硬件电路设计
        4.1.1 移相脉冲发生电路设计
        4.1.2 功率开关管驱动电路设计
        4.1.3 保护电路设计
    4.2 基于DE-RBF神经网络的短电弧脉冲电源恒压控制
        4.2.1 短电弧铣削脉冲电源控制系统原理
        4.2.2 DE-RBF神经网络PID算法
        4.2.3 MATLAB建模仿真与分析
    4.3 控制系统软件设计
        4.3.1 主程序设计
        4.3.2 DSP软件设计
        4.3.3 人机交互界面设计
    4.4 本章小结
第五章 高效节能短电弧铣削加工脉冲电源仿真与实验
    5.1 移相脉冲发生器模型优化
    5.2 负载突变模型建立
    5.3 移相式逆变全桥建模与仿真
    5.4 电源总体仿真及分析
    5.5 短电弧铣削加工实验与分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(9)高压纳秒双指数电磁脉冲源研制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题应用背景及研究的目的和意义
    1.2 脉冲功率技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 主要设计内容及解决的问题
    1.5 本课题的创新点
    1.6 本文主要构成
    1.7 本章小结
第二章 双指数脉冲形成理论与波形影响因素分析
    2.1 能量的储存
    2.2 双指数脉冲实现方案
    2.3 重频双指数脉冲实现方案
    2.4 双指数脉冲形成原理及验证
    2.5 回路中各参数对脉冲波形的影响分析
    2.6 本章小结
第三章 电磁脉冲源中的直流高压充电电源设计
    3.1 直流高压充电电源整体设计
    3.2 直流高压充电电源的硬件电路设计
        3.2.1 整流滤波BUCK电路设计
        3.2.2 全桥逆变电路设计
        3.2.3 驱动电路设计
        3.2.4 高频变压器设计
        3.2.5 倍压整流电路设计
        3.2.6 电压采样模块设计
        3.2.7 通讯电路设计
        3.2.8 辅助电源设计
    3.3 直流高压充电电源的软件设计
        3.3.1 充电电源主程序模块
        3.3.2 控制器STM32 工作简介
        3.3.3 PWM信号产生模块
        3.3.4 FIR数字滤波模块
        3.3.5 数字PID控制模块
        3.3.6 上位机界面模块
    3.4 本章小结
第四章 电磁脉冲源中的气体自击穿开关设计
    4.1 气体自击穿开关的理论基础
    4.2 不同开关电极的电场分布对开关性能的影响
    4.3 气体自击穿开关的参数设计
        4.3.1 自击穿电压的计算
        4.3.2 开关电感的计算
        4.3.3 导通延时时间的计算
    4.4 气体自击穿开关本体设计
    4.5 本章小结
第五章 电磁脉冲源的抗自干扰设计和高压防护
    5.1 电磁脉冲源其他元件的选型
        5.1.1 储能脉冲电容器选型
        5.1.2 充电电阻和吸收负载的选型
    5.2 电磁脉冲源总体设计
    5.3 抗自干扰设计
        5.3.1 EMI滤波器设计
        5.3.2 屏蔽处理
        5.3.3对比实验
    5.4 高压防护
    5.5 本章小结
第六章 电磁脉冲源测试
    6.1 电磁脉冲源系统调试方法与测量工具
    6.2 直流高压充电电源波形测试及分析
        6.2.1 全桥电路驱动波形测试
        6.2.2 直流高压输出的波形测量
    6.3 电磁脉冲源单触发测试
        6.3.1 不同吸收负载下的电磁脉冲源输出特性测试
        6.3.2 不同电极间隙下的电磁脉冲源输出特性测试
        6.3.3 不同工作气压下的电磁脉冲源输出特性测试
    6.4 电磁脉冲源连续触发测试
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
插图清单
表格清单
致谢

(10)基于DDS的同步时序发生器研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本论文主要工作及内容
第二章 同步时序发生器系统方案设计
    2.1 同步时序发生系统关键技术指标
    2.2 同步时序发生系统方案设计
    2.3 频率合成器关键指标与方案设计
        2.3.1 频率合成器关键指标定义
        2.3.2 频率合成器方案设计
    2.4 同步时序发生器的设计组成
    2.5 本章小结
第三章 同步时序发生器硬件系统设计
    3.1 DDS信号产生电路
        3.1.1 DDS原理
        3.1.2 DDS芯片选择
        3.1.3 DDS外围电路
    3.2 DDS参考时钟产生电路
        3.2.1 系统晶振选择
        3.2.2 倍频器分类与原理
        3.2.3 倍频电路设计
        3.2.4 放大器设计
        3.2.5 滤波器设计
    3.3 信号调理电路
    3.4 数字电路设计
        3.4.1 FPGA芯片选择
        3.4.2 FPGA外围电路
        3.4.3 控制芯片选择
        3.4.4 控制芯片外围电路
    3.5 电源管理
        3.5.1 电源需求分析
        3.5.2 电源系统设计
    3.6 PCB设计与实现
    3.7 本章小结
第四章 FPGA逻辑程序及单片机控制程序
    4.1 单片机控制程序
        4.1.1 单片机时钟管理
        4.1.2 UART显示模块
        4.1.3 DDS控制程序
        4.1.4 FPGA控制程序
    4.2 FPGA逻辑程序设计
        4.2.1 SPI通信模块
        4.2.2 脉冲波形产生
    4.3 本章小结
第五章 系统调试及功能测试
    5.1 仪器实物图
    5.2 系统时钟测试
    5.3 DDS系统时钟测试
    5.4 DDS输出信号测试
    5.5 滤波器波形信号测试
    5.6 FPGA参考时钟信号测试
    5.7 脉冲产生波形测试
    5.8 测试结果分析
    5.9 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

四、小型大功率纳秒脉冲发生器设计──模块化脉冲源(MPS)之一例(论文参考文献)

  • [1]超声协同的高压脉冲电场液态食品灭菌及其处理室和发生器研究[D]. 陈小天. 浙江大学, 2020(01)
  • [2]基于特斯拉变压器的脉冲源研制及大气压放电应用研究[D]. 李泰煜. 郑州大学, 2020(02)
  • [3]纳秒脉冲表面介质阻挡放电中电离波特性研究[D]. 叶成园. 郑州大学, 2020(02)
  • [4]级联型脉冲源及其关键技术的研究[D]. 张雅雯. 河北工业大学, 2020
  • [5]纳秒级可调固态脉冲源的研究[D]. 洪鑫扬. 陕西科技大学, 2020(02)
  • [6]超宽带电磁脉冲在冲激雷达中的应用及发展[J]. 杨景红,杨明,钱锰,郑新. 信息化研究, 2020(01)
  • [7]高分辨率DPWM控制的高压微秒脉冲电源研究[D]. 谢涛旭. 安徽理工大学, 2019(01)
  • [8]高效节能短电弧铣削加工脉冲电源的研究[D]. 孟崇崇. 新疆大学, 2019(12)
  • [9]高压纳秒双指数电磁脉冲源研制[D]. 李斌. 安徽工业大学, 2019(02)
  • [10]基于DDS的同步时序发生器研制[D]. 刘亚迪. 东南大学, 2019(05)

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小型大功率纳秒脉冲发生器的设计——以模块化脉冲源(MPS)为例
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