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高压脉冲放电破碎混凝土梁试验

吉林大学学报（工学版） 2023年第2期53卷 496-504页

作者：王晓东李宁静李强哈尔滨理工大学建筑工程学院哈尔滨150080

对15根混凝土梁进行了液中高压脉冲放电破碎试验。通过液电效应和液中铜丝爆炸对混凝土梁破碎效果的比对分析,确定了液中铜丝爆炸为高压脉冲放电的优选方案。试验参数为混凝土强度、梁钻孔孔径、孔间距、高压脉冲放电电压和放电铜丝根... 详细信息

对15根混凝土梁进行了液中高压脉冲放电破碎试验。通过液电效应和液中铜丝爆炸对混凝土梁破碎效果的比对分析,确定了液中铜丝爆炸为高压脉冲放电的优选方案。试验参数为混凝土强度、梁钻孔孔径、孔间距、高压脉冲放电电压和放电铜丝根数。结果表明:混凝土梁的破碎效果随放电电压的提高和放电铜丝根数的增多而明显提高,随混凝土强度的降低而略有提高。在其他参数相同的情况下,钻孔孔径为40 mm的混凝土梁比钻孔孔径为50 mm的混凝土梁破碎效果好;钻孔间距为300 mm的混凝土梁比钻孔间距为400 mm的混凝土梁破碎效果好。根据试验结果建立了混凝土梁破坏程度(即梁侧混凝土裂缝宽度)与输出电压、放电铜丝根数、混凝土强度等关键参数间的数学表达。

关键词：结构工程高压脉冲铜丝爆炸混凝土梁破碎裂缝

高压脉冲作用下岩石的击穿特性与物理力学参数关系试验研究

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金属矿山 2023年第3期 100-105页

作者：彭建宇李嘉强张凤鹏杜川深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 辽宁省深部工程与智能技术重点实验室辽宁沈阳110819

高压脉冲提供了一种非常具有应用前景的新型破岩技术。为了研究高压脉冲作用下岩石的击穿破裂特性,并掌握击穿场强与物理力学参数之间的关系,开展了不同岩性岩石的电击穿试验。借助扫描电子显微镜分析了高压脉冲击穿后岩石的微观破裂机... 详细信息

高压脉冲提供了一种非常具有应用前景的新型破岩技术。为了研究高压脉冲作用下岩石的击穿破裂特性,并掌握击穿场强与物理力学参数之间的关系,开展了不同岩性岩石的电击穿试验。借助扫描电子显微镜分析了高压脉冲击穿后岩石的微观破裂机制,比较了不同岩性岩石在刚好击穿时的破裂模式,研究了岩石物理力学参数对击穿场强的影响。微观分析结果表明:等离子体通道附近区域呈现高温灼烧特征,晶粒表面光滑且出现孔洞;冲击波作用下裂纹区主要为沿晶断裂和穿晶断裂;过渡区则表现出高温和冲击波共同作用的特征。此外,岩石的击穿场强与密度、波速、弹性模量之间的相关性较弱;而与抗压强度及抗拉强度之间具备一定的量化关系,击穿场强随着抗压强度和抗拉强度的增大呈指数型增长。

关键词：高压脉冲岩性岩石破裂击穿场强物理力学参数

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基于高级氧化技术的压裂返排液达标处理研究

油气田地面工程 2024年第6期43卷 86-93页

作者：田姣杨红锐任亚春王伟龙陈寿中国石油天然气集团有限公司长庆油田分公司第二采油厂

基于高效低成本达标处理压裂返排液的要求,分别研究了高压脉冲、臭氧、芬顿(Fenton)氧化等单一高级氧化技术对废液的处理效果,考察了联合工艺的最佳反应条件,并用于现场进行长期效果评价。结果表明:单一技术中高压脉冲的处理效果最好,Fe... 详细信息

基于高效低成本达标处理压裂返排液的要求,分别研究了高压脉冲、臭氧、芬顿(Fenton)氧化等单一高级氧化技术对废液的处理效果,考察了联合工艺的最佳反应条件,并用于现场进行长期效果评价。结果表明:单一技术中高压脉冲的处理效果最好,Fenton氧化和臭氧氧化的效果次之,单一技术无法满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求,采用高压脉冲-臭氧和高压脉冲-Fenton氧化联合工艺的出水水质满足标准要求,其一段工艺的最佳条件为脉冲电压30 kV、脉冲宽度60 ns、脉冲频率100 Hz、臭氧投加量1.5 g/h、初始pH值为7、臭氧通入时间30 min;二段工艺的最佳条件为脉冲电压30 kV、脉冲宽度60 ns、脉冲频率100 Hz、初始pH值为5;通过50天的长期效果实验,油、悬浮物、COD、氮氨的去除效果较好,联合工艺对进水水质波动具有很好的适应能力。

关键词：高级氧化高压脉冲臭氧 Fenton 压裂返排液外排

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基于时序控制的固态开关串并联高压脉冲技术

电源学报 2022年

作者：施阳杰梁勖林颖方晓东中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学技术大学

针对生物医疗等高压陡脉冲应用需求，设计了基于固态开关串并联高压陡脉冲发生电路，并结合时序控制技术，提出一种脉冲陡化新方法；从理论上分析了脉冲陡化的关键、系统工作的过程以及设计要点。该方法能较好解决开关管增加后杂散参数... 详细信息

针对生物医疗等高压陡脉冲应用需求，设计了基于固态开关串并联高压陡脉冲发生电路，并结合时序控制技术，提出一种脉冲陡化新方法；从理论上分析了脉冲陡化的关键、系统工作的过程以及设计要点。该方法能较好解决开关管增加后杂散参数、布线电感以及导线电感对开关速度的影响。以2 kV高压直流电源、110 Ω的负载电阻进行实验，负载脉冲信号的上升沿约为50 ns，下降沿约为70 ns，输出电流幅值约18 A；最小脉宽信号的半高宽为100 ns，系统的最小分辨率为5 ns，可实现步进为5 ns脉宽的灵活调节，最大脉宽则与储能电容有关。

关键词：高压脉冲固态开关串并联时序控制

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一种紧凑型固态Marx发生器的研究

强激光与粒子束 2024年第2期36卷 35-41页

作者：姚皓伟李孜王永刚姜松饶俊峰上海理工大学机械工程学院上海200093 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

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... 详细信息

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、5μs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)。

关键词：脉冲电源 Marx发生器高压脉冲同步驱动方波脉冲

高压脉冲电场结合冷冻浓缩生产浓缩绿茶汤工艺优化

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农业工程学报 2014年第2期30卷 260-268页

作者：陈锦权李彦杰孙沈鲁方婷福建农林大学食品科学学院福州350002

为解决茶饮料生产过程中因热力加工导致茶叶香气物质损失的关键难点问题,寻找一种保留香气成分的低温加工新技术,采用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)和冷冻浓缩分别对茶汤进行提取和浓缩,得到最佳工艺参数,并用气相色谱-质谱(... 详细信息

为解决茶饮料生产过程中因热力加工导致茶叶香气物质损失的关键难点问题,寻找一种保留香气成分的低温加工新技术,采用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)和冷冻浓缩分别对茶汤进行提取和浓缩,得到最佳工艺参数,并用气相色谱-质谱(gas chromatograph-mass spectrometer,GC-MS)与固相微萃取(solid-phase micro-extraction,SPME)相结合的方法测定高压电场提取的茶汤与热水浸提的茶汤以及冷冻浓缩得到的浓缩茶汤与真空蒸发浓缩得到的浓缩茶汤在香气成分方面的差异。试验结果表明:脉宽2.5μS时,PEF技术生产绿茶汤的适宜条件为料液比1:30、电场强度35 kV/cm、脉冲个数8个、脉冲频率2 700 Hz;以4℃的溶液初温、150 r/min的刮刀转速、冷媒温度为-15^-18℃条件浓缩效果最佳;香气成分分析表明PEF集成冷冻浓缩比真空蒸发浓缩更能保留茶汤的香气成分。研究结果可为高压脉冲电场及冷冻浓缩的应用提供技术依据。

关键词：冷冻电场优化高压脉冲浓缩绿茶汤香气气相色谱-质谱

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高压脉冲液相放电降解水中邻氯苯酚

化工学报 2005年第1期56卷 152-156页

作者：卞文娟周明华雷乐成浙江大学环境工程研究所浙江杭州310027

研究了高压脉冲液相放电降解水中邻氯苯酚的特性脉冲峰压的升高、电极距离的缩短、脉冲频率的加大均使邻氯苯酚的降解速率增加 .在脉冲峰压为 30kV、电极距离为 2cm、脉冲频率为 15 0Hz条件下 ,o CP的降解率约为 98 7% .较高输入电压下 ... 详细信息

研究了高压脉冲液相放电降解水中邻氯苯酚的特性脉冲峰压的升高、电极距离的缩短、脉冲频率的加大均使邻氯苯酚的降解速率增加 .在脉冲峰压为 30kV、电极距离为 2cm、脉冲频率为 15 0Hz条件下 ,o CP的降解率约为 98 7% .较高输入电压下 ,溶液初始离子含量的增加 ,会使放电形式由火花放电→流柱放电→电晕放电转变 .在火花放电和流柱放电条件下 ,邻氯苯酚降解率无明显变化 ,但在电晕放电时 ,降解率有所降低 .邻氯苯酚受羟基的攻击 ,生成 2 氯对苯二酚 ,并进一步被氧化生成 2 氯 1,4 对苯醌 ,2 氯 1,4 对苯醌开环后 ,进一步被氧化 ,自由基最终生成丙酸、草酸、乙酸以及甲酸等低分子有机酸 .

关键词：高压脉冲液相放电邻氯苯酚降解

基于Marx的全固态倍频高压脉冲电源技术的研究

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基于Marx的全固态倍频高压脉冲电源技术的研究

作者：赵宽祥河北工业大学

学位级别：硕士

高压脉冲电源是通过储能元件或脉冲变压器在高压直流基础上利用开关电路输出脉冲幅度、宽度和频率可调的一种高压电源。随着高压脉冲电源在军事、医疗、工业等领域的广泛应用,对脉冲参数有了新的应用需求,高电压、高功率不再是唯一的追... 详细信息

高压脉冲电源是通过储能元件或脉冲变压器在高压直流基础上利用开关电路输出脉冲幅度、宽度和频率可调的一种高压电源。随着高压脉冲电源在军事、医疗、工业等领域的广泛应用,对脉冲参数有了新的应用需求,高电压、高功率不再是唯一的追求目标,灵活的运行模式和高重复频率成为了更重要的发展方向。本文基于上述发展方向提出了一种基于Marx的全固态倍频高压脉冲电源方案。本文概述了高压脉冲电源的国内外发展和研究现状以及主要成果。在此基础上,对高压脉冲电源的供电单元、脉冲形成电路的拓扑结构、储能方式、脉冲形成电路的开关选择和控制方式进行了研究。首先针对高压脉冲电源的供电单元,如何更加契合脉冲形成电路充电过程中的快速性和稳定性要求进行了研究。通过MATLAB/Simulink仿真软件分析对比了LLC和LCC串并联谐振变换器的电压增益、电流增益,结果表明恒流输出的LCC谐振变换器更适合作为Marx型全固态高压脉冲电源的供电单元。其次针对脉冲形成电路的拓扑结构及储能方式,对比了现阶段几种常见的高压脉冲实现方式:脉冲变压器法、多电平变换法、Marx电路等。发现Marx电路是一种不需要高压输入和脉冲变压器的脉冲形成电路,其结构简单且易于控制。本文通过对传统的Marx电路拓扑进行改进,并对改进后的结构进行充放电建模分析,提出采用无感电容储能的单级双开关结构Marx电路,相对于传统Marx电路的单一运行模式,单级双开关结构的Marx电路可实现三种模态运行。通过仿真和实验样机验证该电路结构多模态运行方式的可行性。然后针对脉冲形成电路的开关选择及其控制方式,分析对比了目前市场商业化的功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)及二级管模块的参数和控制方式。选用的方案为采用IGBT作为其开关管,使用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)产生相对独立的控制信号。本文最后搭建了三级低压实验样机,包括FPGA的Verilog语言编程和上板验证,分析了三种工作模态及其部分IGBT故障条件下的工作情况。实验结果验证了理论分析的正确性和有效性,实现了基于Marx的全固态倍频脉冲电源输出负载倍频、工作方式灵活的目标。

关键词：高压脉冲 Marx电路单级双开关现场可编程逻辑门阵列

基于高压脉冲的电磁式电压互感器绕组故障检测研究

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基于高压脉冲的电磁式电压互感器绕组故障检测研究

作者：蔡瑜重庆理工大学

学位级别：硕士

电磁式电压互感器是电力系统中的重要设备,可以检测电压、计量电能功率、提供继电保护信号,由于其结构简单、成本低、误差小、传输容量大和暂态响应好的优点,在高压配电网和发电厂中被广泛使用。然而,电磁式电压互感器制造过程中可能存... 详细信息

电磁式电压互感器是电力系统中的重要设备,可以检测电压、计量电能功率、提供继电保护信号,由于其结构简单、成本低、误差小、传输容量大和暂态响应好的优点,在高压配电网和发电厂中被广泛使用。然而,电磁式电压互感器制造过程中可能存在气泡、漆包线表面绝缘损伤等缺陷,或在运行过程中可能遭受过电压冲击,其绕组绝缘会不断下降,可能出现绕组匝间短路、层间短路或层间放电等故障,使互感器测量不准确,影响电力系统安全稳定运行。现有故障检测方法较多利用波形数据的相关系数,但该方法需要较多的实验样本,且对绕组轻微故障的区分度不高。为此,研究一种对电磁式电压互感器绕组故障区分度更高的检测和分析方法,保障检测信号的正确性,对电力系统可靠供电具有重要意义。首先,分析了电磁式电压互感器结构特点,建立高压绕组的等值电路模型,并对高压脉冲激励下绕组中的电压分布进行了分析。利用绕组故障时等值电容发生变化的特点,给出了故障检测方案:对绕组进行冲击试验,采用离散小波变换对响应电压进行降噪处理和高频分析,得到冲击响应电压波形的小波能量熵,并以此为绕组故障判断的特征参量。其次,为验证小波能量熵作为绝缘故障判断的特征参量的有效性,有针对性的设计了一个全固态Marx高压脉冲发生器,以便产生干扰极少、标准雷电波形的高压脉冲,用于电磁式电压互感器绕组故障检测。设计了发生器的主电路、同步触发电路、驱动电路和保护电路,并利用PSpice仿真软件对主电路、辅助电路进行了仿真实验,验证了电路结构和元件参数的合理性。然后制作并测试了该脉冲发生器,所输出的1.0～1.5k V标准雷电波形高压脉冲符合设计要求。最后,制作了电磁式电压互感器实验模型,对绕组进行了故障模拟,通过引出绕组抽头设置了匝间短路、层间短路和层间放电故障。利用专门研制的全固态Marx高压脉冲发生器对互感器实验模型进行了冲击实验,分析正常绕组和故障绕组冲击响应电压波形的差异和特点,利用小波能量熵对绕组进行了故障诊断,并与相关系数的诊断效果进行了对比。结果显示,小波能量熵在不同电压下,对各种绕组故障的区分度明显,且优于相关系数,能较好的对绕组绝缘状态进行判断。

关键词：电磁式电压互感器绕组故障全固态Marx发生器高压脉冲小波能量熵