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全固态双极性纳秒脉冲电源研制及应用

强激光与粒子束 2021年第6期33卷 39-49页

作者：李帅康黄邦斗章程邵涛中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 中国科学院大学北京100049

研制了一种双极性交替的纳秒高压脉冲电源,进行了双极性纳秒脉冲放电产生等离子体研究。该电源先通过固态开关IGBT将直流电压截断成电压脉冲,通过可饱和脉冲变压器拓扑,实现升压并缩短脉冲上升沿。该电源可在一个周期内输出极性相反的2... 详细信息

研制了一种双极性交替的纳秒高压脉冲电源,进行了双极性纳秒脉冲放电产生等离子体研究。该电源先通过固态开关IGBT将直流电压截断成电压脉冲,通过可饱和脉冲变压器拓扑,实现升压并缩短脉冲上升沿。该电源可在一个周期内输出极性相反的2个脉冲,且时序可以灵活控制。通过优化调整器件参数,研制了两种不同输出性能参数的双极性纳秒脉冲电源:①峰值电压10 kV、爆发模式脉冲重复频率500 kHz(正负脉冲间隔2μs)、连续重复频率1 kHz;②峰值电压25 kV、爆发重频200 kHz、连续重频600 Hz。测试电源的运行性能,发现电源存在温度升高的情况,但长时间(>0.5 h)运行温度趋于稳定。10 kV电源连续运行在1 kHz时最高温度点50.5℃;25 kV电源连续运行在600 Hz时最高温度点60℃。利用该电源驱动线板电极阵列和表面介质阻挡放电结构,证实了该电源可以用于常压空气条件下产生大面积等离子体。

关键词：双极性脉冲电源磁压缩固态开关纳秒脉冲放电大气压等离子体

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双极性高频脉冲电解电源的研制

制造技术与机床 2009年第9期 50-53页

作者：金兴伟张永俊刘小康梁校勇广东工业大学广东广州510090 华南理工大学广东广州510640

根据电解-机械复合加工方法的特点,分析了加工所需脉冲电源的要求,设计了一种双极性脉冲电源。该电源采用PIC18F458单片机作为控制系统的核心,主电路采用双电源斩波结构,可实现双极性方波交流、直流、脉冲电流等多种输出。正负半波的幅... 详细信息

根据电解-机械复合加工方法的特点,分析了加工所需脉冲电源的要求,设计了一种双极性脉冲电源。该电源采用PIC18F458单片机作为控制系统的核心,主电路采用双电源斩波结构,可实现双极性方波交流、直流、脉冲电流等多种输出。正负半波的幅值、频率及占空比均可调节,经实际使用,证明该电源具有稳定、可靠的特点,能满足电解复合磨削的工艺要求。

关键词：双极性脉冲电源 PIC18F458 电解-机械复合加工

微弧氧化脉冲电源与辅助电磁场系统设计及试验研究

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微弧氧化脉冲电源与辅助电磁场系统设计及试验研究

作者：周瑞松哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微弧氧化技术是一种在铝、镁、钛及其合金等阀金属表面原位生长出陶瓷膜的表面处理技术，相对于阳极氧化而言，生成的陶瓷膜具有与基体结合牢固、耐腐蚀、耐磨损、耐高温和绝缘性好等一系列优点。电源是微弧氧化处理工艺中的关键设备，... 详细信息

微弧氧化技术是一种在铝、镁、钛及其合金等阀金属表面原位生长出陶瓷膜的表面处理技术，相对于阳极氧化而言，生成的陶瓷膜具有与基体结合牢固、耐腐蚀、耐磨损、耐高温和绝缘性好等一系列优点。电源是微弧氧化处理工艺中的关键设备，本课题以改善电源控制方式单一的问题和丰富微弧氧化工艺条件为出发点，对不同的电流波形控制方式及电磁场对微弧氧化过程的影响进行研究和探索，为膜层性能的进一步提高和微弧氧化技术的推广应用提供技术支持。针对研究的新要求，设计了双极性微弧氧化电源和电磁场发生装置，所设计的电源不仅能够实现正负向幅值、频率、占空比等电参数的灵活调节，还能在恒流模式下实现正负向瞬时值控制、正负向平均值控制及正负向组合控制四种电流波形控制方式。研究了不同电流波形控制方式对微弧氧化过程及生成氧化膜层质量的影响，对比分析了微弧氧化过程中电压值及电流波形的变化规律。研究了电磁场环境对微弧氧化过程及膜层性能的影响。通过电化学工作站分析微弧氧化膜层的耐蚀性;借助金相显微镜和SEM观察陶瓷层表面和截面形貌;借助EDS和XRD检测膜层的元素组成和相组成。结果表明：在短时间微弧氧化试验中，负向波形控制方式对膜层性能影响较大。在长时间微弧氧化试验中，不同电流波形控制方式对膜层厚度和硬度有显著影响，其中，正向瞬时值控制负向平均值控制时膜层最厚且硬度最高。结合试验研究结果，分析了正负向脉冲在微弧氧化过程中的作用机理，从脉冲能量的角度解释了不同电流波形控制方式对微弧氧化的影响。电磁场的引入可以加快膜层生长速率，提高膜层性能，并且改变了膜层元素和各相成分的含量。

关键词：微弧氧化双极性脉冲电源电流波形控制电磁场

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双极性脉冲臭氧发生的实验研究

高电压技术 2018年第9期44卷 3083-3088页

作者：冯卫强刘振刘百良黄逸凡闫克平浙江大学环境与资源学院杭州310028 浙江大学化学工程与生物工程学院杭州310028

为了更有效地产生臭氧,采用双极性脉冲电源为臭氧发生器供电,并与传统的交流电源做比较,实验所用气源为干燥空气,臭氧发生器放电管采用工业上常用的搪瓷圆柱形放电管,分别对放电参数、臭氧体积分数和能效、红外光谱以及产物中二氧化氮... 详细信息

为了更有效地产生臭氧,采用双极性脉冲电源为臭氧发生器供电,并与传统的交流电源做比较,实验所用气源为干燥空气,臭氧发生器放电管采用工业上常用的搪瓷圆柱形放电管,分别对放电参数、臭氧体积分数和能效、红外光谱以及产物中二氧化氮体积分数这些方面做出比较分析。实验结果表明,两种电源下的放电功率随着电压的增大近似线性增长,交流电源的增长速度更快;采用双极性脉冲电源时,介质电容和最小放电电压更小;在同样的能量密度下,采用双极性脉冲电源得到的臭氧体积分数和能量效率均明显高于交流电源;红外光谱分析显示两种电源下得到的尾气成分一致,均检测不到NO;在得到同样的臭氧浓度时,采用双极性脉冲电源产生的二氧化氮量更低。该研究可以为臭氧发生系统的电源选择和优化提供参考。

关键词：双极性脉冲电源交流电源臭氧发生臭氧浓度能量效率

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双极性微弧电沉积电源系统研制

电工电能新技术 2013年第3期32卷 105-109页

作者：陈海涛吴护林马跃洲张隆平李忠盛中国兵器工业第五九研究所重庆400039 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050 重庆大学材料科学与工程学院重庆400030

为满足微弧氧化和阴极微弧电沉积两种涂层制备工艺的共同需求,设计了一种双极性直流脉冲电源系统,该电源系统由主回路和控制系统组成,主回路采用两级结构,前级为三相全桥整流部分,包括三相全桥晶闸管整流电路及其触发电路,输出连续可调... 详细信息

为满足微弧氧化和阴极微弧电沉积两种涂层制备工艺的共同需求,设计了一种双极性直流脉冲电源系统,该电源系统由主回路和控制系统组成,主回路采用两级结构,前级为三相全桥整流部分,包括三相全桥晶闸管整流电路及其触发电路,输出连续可调的直流电压;后级为逆变电路,包括全桥逆变电路,驱动电路以及脉冲波形发生器的设计,保证输出频率、占空比可调的双极性脉冲波形;控制系统采用双闭环结构,内环为电压环,外环为电流环,采用PI控制算法,实现恒流、恒压控制。

关键词：微弧氧化阴极微弧电沉积双极性脉冲电源 IGBT

基于钝性工具电极双极性脉冲电解加工技术研究

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基于钝性工具电极双极性脉冲电解加工技术研究

作者：周佐霖广东工业大学

学位级别：硕士

电解加工以离子去除的方式实现对零件的加工,理论上具备高精度加工的潜能,而且没有加工作用力和工具损耗,不受工件硬度影响,因此非常适合进行微细加工。但在实际电解加工中,因为电解液良好的导电性,很难控制电解反应发生在工件表面指定... 详细信息

电解加工以离子去除的方式实现对零件的加工,理论上具备高精度加工的潜能,而且没有加工作用力和工具损耗,不受工件硬度影响,因此非常适合进行微细加工。但在实际电解加工中,因为电解液良好的导电性,很难控制电解反应发生在工件表面指定的加工区域,从而产生杂散腐蚀,导致加工精度不高,限制了微细电解在实际加工中的应用。微细电解加工常以铣削方式进行,工具形状多为棒状阴极,对棒状阴极侧壁进行绝缘是提高微细电解加工精度的有效措施之一。针对目前常用的涂层绝缘方式下涂层易剥落的缺陷,本文提出了采用钝性工具电极,正负电压、占空比、频率等均可调的双极性脉冲电源进行微细电解加工的新思想,在负脉冲作用下,工具阴极表面产生的难溶高阻态电解产物吸附在阴极侧壁上构成自适应绝缘层,阴极侧面不再对工件产生电解作用,避免了工件的二次腐蚀,从而提高电解加工精度。论文主要进行了下面工作:（1）介绍了电解加工的电化学反应过程、扩散传质过程以及表面转化过程等,并对正脉冲周期以及负脉冲周期下的化学反应机理进行了分析研究。（2）根据微细电解加工工艺特点,搭建三轴微细电解加工平台,含机床、电源、控制系统和观测装置。（3）根据双极性脉冲电解加工工艺的技术要求,设计了一台高频双极性脉冲电源,正、负脉冲的电压、占空比、频率等可以独立调节。（4）采用正交试验法分析了电压、脉冲频率、占空比等参数对定域性以及加工效率的影响,并对双极性脉冲和单极性脉冲电解加工的加工效率和加工定域性进行了比较。

关键词：钝性工具电极双极性脉冲电解加工双极性脉冲电源侧壁绝缘定域性

脉冲电晕等离子体中的N2(C～3Πu→B～3Πg)光谱实验研究

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脉冲电晕等离子体中的N2(C～3Πu→B～3Πg)光谱实验研究

作者：闫颖大连理工大学

学位级别：硕士

脉冲电晕等离子体技术用于环境污染治理，是近几十年来各国学者研究的热点，已有相当数量的与宏观脱除效果相关的研究论文发表，但对于微观脱除机制及动力学研究及其重要的活性粒子的诊断研究，却报道较少。这些基础性问题得不到很好的... 详细信息

脉冲电晕等离子体技术用于环境污染治理，是近几十年来各国学者研究的热点，已有相当数量的与宏观脱除效果相关的研究论文发表，但对于微观脱除机制及动力学研究及其重要的活性粒子的诊断研究，却报道较少。这些基础性问题得不到很好的解决，将直接影响到该技术的深入研究和工业应用。由于脉冲电晕放电过程中产生的活性粒子寿命很短，对检测方法的灵敏度要求很高，因此，本文利用发射光谱法对脉冲电晕等离子体中的N(CΠ→BΠ)发射光谱进行了研究，主要的研究工作和结论有以下几方面： 1．设计了适合于光谱检测，并与高压脉冲电源相匹配的线-筒式脉冲电晕反应器。高压脉冲电源与反应器匹配的重要性在于不仅能减少脉冲能量在传输过程中的损失，而且可以提高脱除率。经实验验证，系统呈现良好的匹配关系。 2．利用发射光谱法进行了大气压下空气中脉冲电晕放电的等离子体诊断研究。在常温常压下测量了N(CΠ→BΠ)发射光谱的相对强度与电压极性、峰值电压、重复频率之间的关系。 3．在常温常压下测量了正脉冲电晕放电、负脉冲电晕放电和双极性脉冲电晕放电的N(CΠ→BΠ)发射光谱相对强度在线-筒式反应器内的径向分布，实验结果表明，高能电子密度(≥11.03eV)在线-筒式反应器内的径向分布是随反应器径向距离增大呈非线性递减的。 4．对空气中和氮气中正、负、双极性脉冲电晕放电的N(CΠ→BΠ)发射光谱相对强度进行了比较，并对实验结果进行了定性解释。

关键词：脉冲电晕放电非平衡等离子体脉冲电晕反应器双极性脉冲电源发射光谱