环境工程领域的脉冲功率技术应用
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目录目录 0摘要 (1)一、脉冲功率技术的发展历史及现状 (2)二、脉冲功率技术的储能技术 (4)2.1惯性储能 (4)2.1.1直流发电机 (5)2.1.2单极脉冲发电机(HPG) (5)2.1.3同步发电机 (6)2.1.4主动补偿脉冲发电机 (7)2.2电容储能 (8)2.2.1电容器组放电 (8)2.2.2电容器组放电技术要点 (8)2.3电感储能 (9)2.3.1电感与电容器储能密度比较 (9)2.3.2电感储能的缺点 (10)三、串联谐振CCPS恒流充电 (11)3.1串联谐振CCPS概述 (11)3.2串联谐振CCPS工作原理 (11)3.3串联谐振CCPS恒流充电的MATLAB仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)脉冲功率技术摘要所谓脉冲功率技术是指将很大的能量(通常为几百千焦耳至几十兆焦耳)储存在储能元件中通常为电容器、电感器等, 然后通过快速开关(动作时间在毫微秒左右)将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上, 以得到极高的功率(兆瓦左右)。
脉冲功率技术研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量, 并将大能量和大功率有效地传输到负载上。
不断提高的能量、功率、上升时间和平顶度、重复率、稳定性和寿命的要求, 给脉冲功率技术提出了一系列的科学技术问题。
本文介绍了,给储能元件电容充电的一种恒流充电电源,分析了CCPS充电的原理以及实现问题。
关键词:脉冲功率,CCPS,恒流充电,储能技术脉冲功率技术及其应用一、脉冲功率技术的发展历史及现状脉冲功率技术(PPT,Pulsed Power Technology)正式作为一个独立的部门发展,还是近几年的事。
事实上作为脉冲功率技术基础的脉冲放电, 早就存在于大自然中。
而对脉冲放电的研究则开始于研究天然雷电特性, 以及它对输电线路、建筑物危害及其防护措施。
当时这种放电仅限于毫秒级和微秒级。
四十年代末期, 就有人开始注意到亚微秒及毫微秒级的高压强流脉冲放电形式。
华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名李猛虎考生学号 M201371361 系、年级高电压与绝缘技术2013级类别硕士考试科目脉冲功率技术考试日期 2013年12月15日脉冲功率技术是指把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中,然后通过动作时间在毫微秒左右的快速开关将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上,以得到极高的功率,实质上是输出功率对输入功率的放大。
脉冲功率系统中能量的储存方式有许多种,如电容储能,电感储能,脉冲电机储能以及电池储能等。
脉冲功率技术研究的技术指标为:电压1kV~10MV,电子能量0.3~15MeV(电子伏),述流大小1kA~10MA,脉冲宽度0.1~100ns,束流功率0.1~100TW,总能量:1kJ~15MJ。
脉冲功率技术的特征是:高脉冲功率,短脉冲持续时间,高电压,大电流。
脉冲功率技术,是以电气科学技术为基础,把电工新技术和高电压-大电流技术融为一体的新型学科。
脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景。
脉冲功率的发展历程脉冲放电现象存在于大自然。
人们最早是在20世纪30年代开始研究脉冲功率现象。
1938年,美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线;1939年,苏联人制成真空脉冲X射线管,并把闪光X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。
采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。
第二次世界大战期间,企图将脉冲功率技术应用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起,也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。
1947年,英国人A.D.Blumlien以专利的形式,把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线,在纳秒脉冲放电方面取得了突破。
1962年,英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组,将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来,建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG(3MV,50kA,30ns),脉冲功率达TW(1012W)量级,开创了高功率脉冲技术的新纪元。
高性能大电流脉冲电源的设计与实现曹海源胡婷婷韦尚方万强孙斌卢常勇(武汉军械士官学校光电技术研究所,湖北武汉 430075)摘要 本文针对高功率脉冲DPSSL对激光电源的要求,综合运用了ARM7单片机控制技术、串联VICOR模块可调稳压源、IGBT功率器件及各种保护电路,设计并实现了小型、高效的半导体泵浦激光器驱动电源,具有电压调节范围宽、峰值电流高、控制精度高、良好的稳定性和高低温环境适应性等特点。
测试表明:电源整机运行稳定可靠,达到了很高的技术指标要求,可广泛应用于军用激光测距、激光雷达、激光对抗等领域。
关键词 驱动电源;ARM7;电流脉冲;IGBT;VICOR模块中图分类号 TN248.4 文献标识码 BDesign and Realization of High Performance and Strong Current Pulse Power Supply Cao,Hai-yuan Hu,Ting-ting Wei,Shang-fang Wan,Qiang Sun,Bin Lu,Chang-yong(Opto-electronics Facility, Wuhan Ordnance Noncommissioned Officers School,Wuhan, Hubei, 430075, P.R.China)Abstract: In this paper, according to the request of the high power pulse DPSSL, we design and implement a compact, high efficiency power supply for DPSSL, which combines the control technology of ARM7 MCU, tunable voltage stabilizer using VICOR modules in series structure, IGBT power components, closed loop adjusting circuit, and various protective measures. It is specified as wide tuning range of the voltage, high peak current, high control precision, high stability, high adaptability to the high-low temperature, and so on. Test and measurement results show that our power supply operates steadily and reliably, and well meets the request of the performance index in the project. It can be widely applied in military laser rangefinder, Lidar, laser counterwork, and so on.Keywords: power supply; ARM7; current pulse; IGBT;VICOR module1 引言DPSSL(Diode Pumped Solid-State Laser)出现于八十年代末,与传统的灯泵固体激光器相比,它具有效率高、寿命长、结构紧凑、稳定性高等特点,广泛应用于军事、航空航天等领域中。
脉冲功率电阻脉冲功率电阻,作为一种常见的电子元件,被广泛应用于电路设计与工程领域。
它具备独特的特性和广泛的用途,给电子工程师提供了便捷而实用的解决方案。
本文将带您深入了解脉冲功率电阻的工作原理、特点以及在实际应用中的重要作用。
首先,我们来简单介绍一下脉冲功率电阻的工作原理。
脉冲功率电阻是一种专门用于限制电流流过的电阻。
它能够承受瞬时的高功率电流,同时具备较低的电阻值,在一段时间内保持相对稳定的工作状态。
这种特殊设计使得脉冲功率电阻在一些需要稳定电流的应用中十分有用。
脉冲功率电阻的主要特点之一是高能量吸收能力。
在脉冲电路中,电阻通常需要忍受瞬时的高能量冲击,而脉冲功率电阻能够有效地吸收和耗散这些能量,保证整个电路的正常工作。
这种特性使得脉冲功率电阻能够在一些高功率设备的保护电路中发挥重要作用,防止电压过高或电流过大对电子元器件造成损坏。
此外,脉冲功率电阻还具备快速响应的特点。
它能够迅速对电流变化做出响应,并调整自身电阻值来适应电路的工作状态。
这种响应速度非常重要,特别是在需要快速保护电路的应用中。
通过合理选择脉冲功率电阻的参数,可以确保电路在出现突发情况时能够迅速做出反应,保障设备和用户的安全。
脉冲功率电阻的应用非常广泛,下面将介绍几个常见的应用场景。
首先是电源保护电路中的应用。
在电源输出电流过大或者突变时,脉冲功率电阻能够迅速限制电流,以保护电源和其他电子元件的安全。
其次是电机控制系统中的应用。
脉冲功率电阻可以在电机启动过程中提供稳定的电流,保护电机和驱动电路不受过大的电压冲击。
此外,脉冲功率电阻还常用于高压电路、激光器驱动、超声波发生器等领域。
对于电子工程师来说,正确选取和使用脉冲功率电阻至关重要。
以下是一些指导意义的建议:首先,根据实际应用需求选择合适的功率和电阻值。
这取决于电路中的电流、电压和工作环境等因素。
其次,关注脉冲功率电阻的功率容量和耐压能力。
确保其能够承受电路中可能出现的峰值功率和电压。
华中科技大学研究生课程考试答题本考生姓名李猛虎考生学号 M201371361 系、年级高电压与绝缘技术2013级类别硕士考试科目脉冲功率技术考试日期 2013年12月15日脉冲功率技术是指把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中,然后通过动作时间在毫微秒左右的快速开关将此能量在毫微秒至微秒时间内释放到负载上,以得到极高的功率,实质上是输出功率对输入功率的放大。
脉冲功率系统中能量的储存方式有许多种,如电容储能,电感储能,脉冲电机储能以及电池储能等。
脉冲功率技术研究的技术指标为:电压1kV~10MV,电子能量0.3~15MeV(电子伏),述流大小1kA~10MA,脉冲宽度0.1~100ns,束流功率0.1~100TW,总能量:1kJ~15MJ。
脉冲功率技术的特征是:高脉冲功率,短脉冲持续时间,高电压,大电流。
脉冲功率技术,是以电气科学技术为基础,把电工新技术和高电压-大电流技术融为一体的新型学科。
脉冲功率技术在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用,而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门,它是高新技术研究的重要技术基础之一,有着极其广泛的发展和应用前景。
脉冲功率的发展历程脉冲放电现象存在于大自然。
人们最早是在20世纪30年代开始研究脉冲功率现象。
1938年,美国人Kingdon和Tanis第一次提出用高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光X 射线;1939年,苏联人制成真空脉冲X射线管,并把闪光X 射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。
采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电方式来获得较高电压脉冲。
第二次世界大战期间,企图将脉冲功率技术应用于军事的电磁炮和其他研究再度兴起,也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。
1947年,英国人A.D.Blumlien以专利的形式,把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线,在纳秒脉冲放电方面取得了突破。
1962年,英国原子能研究中心的J.C.Martin领导的研究小组,将Marx发生器与Blumlien的专利结合起来,建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器SOMG(3MV,50kA,30ns),脉冲功率达TW(1012W)量级,开创了高功率脉冲技术的新纪元。
车辆强电磁脉冲条件下的分层防护及验证方法探讨聂秀丽;赵晓凡【摘要】目的提高地面整车装备在强电磁脉冲环境中的生存能力,研究高场强条件下的分层电磁防护技术.方法研究强电磁脉冲干扰的车辆耦合途径,在综合考虑车辆生存能力、功能任务、费效比等因素的前提下,探讨从元器件级、设备分系统级、整车级进行电磁防护的方法,并提出验证方法.结果提出了基于分层的电磁防护措施,探讨了外部射频电磁环境适应性测试和电缆束瞬态传导敏感度测试等验证方法.结论要提高地面整车装备在强电磁脉冲环境中的生存能力,应当继续研究强干扰条件下的分层电磁防护技术,并通过整车试验进行防护效能验证.%Objective Improve the ground equipment in strong electromagnetic pulse of the environment of survival ability, the high field strength under the condition of stratified electromagnetic protection technology.Methods The vehicle coupling way to the strong electromagnetic pulse interference, in consideration of vehicle survivability, functional task, under the premise of factors such as cost effectiveness, discussed from levels of components, equipment subsystem, the vehicle level method for electromagnetic shielding, and validation method is put forward.Results Is proposed based on hierarchical electromagnetic protection measures, this paper discusses the external electromagnetic environment adaptability test and the cable of the radio beam transient conduction sensitivity test validation method,etc.Conclusion To improve the ground equipment in strong elec-tromagnetic pulse of the environment of survival ability, should continue to study under the condition of strong interference hi-erarchicalelectromagnetic protection technology, and through the vehicle test verifies the protective effectiveness..【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2017(014)004【总页数】6页(P36-41)【关键词】强脉冲干扰;耦合;电磁防护;整车验证【作者】聂秀丽;赵晓凡【作者单位】中国北方车辆研究所,北京 100072;中国北方车辆研究所,北京100072【正文语种】中文【中图分类】TJ811未来战争是信息化条件下的局部高科技战争,相当多信息装备的战技指标都是通过大功率辐射来实现的。
高功率脉冲磁控溅射技术的特点及其研究班级:机械工程学院材料1301班学号:0335******* 作者:程乾坤摘要:本论文主要介绍高功率脉冲磁控溅射技术的主要特点以及目前的研究状况和未来的发展方向。
简介该技术到目前为止世界范围内的进展和发展历程,作者对该技术到目前为止的发展分析以及对该技术所作的一些想法。
关键词:高功率磁控脉冲、离化率、薄膜性能一、高功率脉冲磁控溅射技术的介绍磁控溅射(HIPIMS)是在溅射的基础上,运用靶板材料自身的电场与磁场的相互电磁交互作用,在靶板附近添加磁场,使得二次电离出更多的离子,增加溅射效率。
这种技术应用于材料镀膜。
其中高功率脉冲磁控溅射(high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) 或high-power pulsed magnetron sputtering (HPPMS))近来使用较为普遍。
磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向基片,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。
在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线。
若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,并且在该区域中电离出大量的Ar 来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。
随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场E 的作用下最终沉积在基片上。
由于该电子的能量很低,传递给基片的能量很小,致使基片温升较低。
磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。
入射粒子在靶中经历复杂的散射过程,和靶原子碰撞,把部分动量传给靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成级联过程。
动力电池重要测试方法:混合脉冲功率特性测试谢乐琼;王莉;胡坚耀;何向明;田光宇【摘要】混合脉冲功率特性(Hybrid Pulse Power Characterization,简称HPPC)测试是动力电池性能评估中的一项重要的测试方法,该方法主要针对混合动力车用电池系统、模块以及电池单体进行性能评估及电源系统管理等.HPPC测试在混合动力电动车方面的应用较为全面,但对于纯电动车方面的应用还有较大研究空间.本文通过解读HPPC测试方法,对HPPC测试在电池性能评估、故障诊断及建模等方面的应用进行评述,为HPPC测试方法的扩展、纯电动车用动力电池测试方法的研究及相关标准的制定提供参考依据.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2018(022)005【总页数】8页(P257-264)【关键词】动力电池;混合动力;性能评估;HPPC;测试方法【作者】谢乐琼;王莉;胡坚耀;何向明;田光宇【作者单位】江苏华东锂电技术研究院有限公司,张家港,215600;清华大学核能与新能源技术研究院,北京,100084;工业和信息化部电子第五研究所,广州,510610;清华大学核能与新能源技术研究院,北京,100084;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TJ630.6近年来,电动汽车行业飞速发展,对动力电池的能量密度、功率特性、电池安全性等关键指标的要求也越来越高。
国家“十三五”规划2020年单体动力电池能量密度为300 Wh/ kg。
随着动力电池关键材料(正负极材料、电解液及添加剂、隔膜)以及电池制造工艺不断的改进提高,目前单体动力电池的能量密度已经接近250 Wh/ kg,循环寿命超过1000次。
随着硅基高比容量负极的逐渐成熟并投入应用,2020年达到300 Wh/ kg的目标已无悬念。
相比之下,动力电池相关的测试及分析,例如如何高效、快速准确的评估其循环寿命、安全性能、功率特性、电池电阻等关键技术参数仍存在诸多空白。
pin 管脉冲功率
摘要:
1.引言
2.脉冲功率的定义与特点
3.脉冲功率在生活中的应用
4.我国在脉冲功率技术方面的研究进展
5.未来发展趋势与挑战
正文:
脉冲功率是一种在极短时间内传输高功率能量的技术,具有瞬间释放大量能量的特点。
在日常生活中,脉冲功率技术被广泛应用于各种电子设备,如充电器、激光器、电磁轨道炮等。
我国在脉冲功率技术方面的研究取得了显著成果。
例如,高功率脉冲电源系统已成功应用于磁流体发电、等离子体推进器、高功率激光等领域。
此外,我国科研团队在脉冲功率技术研究方面不断取得突破,推动了我国在这一领域的国际竞争力。
然而,在脉冲功率技术的发展过程中,仍然面临着诸多挑战。
例如,提高脉冲功率的传输效率、降低设备体积和重量、提高设备可靠性和稳定性等方面仍需进一步研究。
此外,针对脉冲功率技术在军事、航空航天等领域的应用,还需要加强相关技术研究与创新。
总之,脉冲功率技术在日常生活和国防建设中具有重要意义。
高压脉冲电源在环境工程领域应用综述1 脉冲电晕等离子体法净化工业废气 脉冲电晕等离子体法净化废气是近十年发展起来的新技术,是目前国内外环境治理新技术的研究热点。
其机理是利用前沿陡峭、窄脉宽(纳秒级)的高压脉冲电晕放电,在常温下获得非平衡等离子体,即产生大量的高能电子和O 、OH 等活性粒子,对工业废气中的有害气体分子进行氧化、降解等反应,使污染物最终转化为低毒或无毒物质。
从国内外现有的研究资料看,可利用PPCP 净化的废气有:SO2、NOx 、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、已醇等。
其中脉冲电晕等离子体法脱硫脱氮技术具有很强的应用前景,是国内外普遍关注的热点 ,美国、日本、荷兰、俄罗斯、意大利等国积极开展研究,国内曾将该研究列为“九五”攻关项目。
脉冲电晕等离子体法脱硫脱氮技术的主要研究热点是高压窄脉冲电源的研制、反应器结构优化、脱硫脱氮等离子体化学反应机理及添加剂的选取等。
下面就脉冲电源的研制情况作重点论述。
ns 级脉冲电源主要可分为三类:脉冲变压器式电源、空心变压器(Tesla )谐振充电式电源和磁压缩式电源。
图1是一般的脉冲变压器式电源简单原理图,直流高压电源DC 通过电感L 和变压器T 对电容C 谐振充电,充电到峰值后接通开关S ,电容C 放电形成脉冲。
脉冲变压器式电源技术较为成熟,但采用了变压器铁芯材料使脉冲前沿受限制,无法得到快速上升的脉冲。
图3为典型的空心变压器(Tesla )谐振充电式电源原理图,C1、L1和C2、L2构成双谐振回路,C3、S3用于压缩脉宽。
空心变压器式电源可以得快速上升的脉冲,但由于受脉冲形成大电流开关(常用的如火花间隙、赝火开关和电晕稳定开关等)的限制,使用寿命短。
脉冲磁压缩技术是一种先进的技术,它采用坡莫合金、金属玻璃等磁性材料作铁芯。
这种技术的特点是可能得到大功率、快上升、高频的窄脉冲。
缺点是在高频、快上升脉冲系统中,对磁性开关材料选择比较苛刻,技术不是很成熟。
美国的LLNL 在这方面做了很多研究。
高功率脉冲马克思发生器摘要脉冲是短时间内突变,随后又迅速返回其初始值的物理量。
脉冲功率技术是一门新兴的技术。
从上世纪70年代后期,随着核物理技术、电子束、加速器、激光、放电理论和等离子体技术的研究和日益广泛的应用,脉冲功率技术才得到重视和迅速的发展。
本论文首先介绍了仿真软件Multisim的发展以及在电路模拟方面的各种功能,然后介绍了高功率脉冲技术的发展、应用和MARX发生器的原理,同时结合Multisim设计电路,最后对MARX发生器的元件参数和仿真结果进行了研究。
本课题是通过对高功率脉冲技术知识的了解,利用Multisim软件设计出基本的MARX发生器的电路,然后对其进行仿真,最后通过对开关等元件参数的调整设计出一套能产生高功率脉冲电压的MARX发生器。
关键词:高功率脉冲技术;MARX发生器;MultisimAbstractPulse mutation is a short time, then quickly returns to its initial values of physical quantities. Pulsed power technology is a new technology. In the later than 1970s ,as nuclear technology, electron beam, accelerator, laser, discharge theory and plasma technology has been widely research and application of pulse power technology to get attention and rapid development. This thesis firstly introduces the development of simulation software, Multisim and various functions in the circuit simulation, and then introduces the development and application of high power pulse technology and the principle of MARX generator, at the same time, combined with Multisim circuit design, the components of MARX generator parameters and simulation results are studied.This topic is through the understanding of the high power pulse technology, using the Multisim software to design the basic circuit of MARX generator, then carries on the simulation, finally through the adjustment of the switch element parameters, such as design a set of MARX generator can generate high power pulse voltage.Key words:High Pulsed Power Technology ; MARX generator ; Multisim目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2高功率脉冲技术研究意义及现状 (1)1.3本课题研究的主要内容 (2)2 马克思发生器相关理论 (3)2.1马克思发生器的概述 (3)2.2马克思发生器的原理 (3)主要元件及其功用 (4) (6) (7)2.3马克思发生器的充电过程分析 (10)2.4马克思发生器的放电过程分析 (10)3 MULTISIM 简介 (13)3.1M ULTISIM的概述 (13)M ULTISIM的主窗口界面 (13) (13)工具栏 (17)3.2M ULTISIM对元器件的管理 (18)3.3输入并编辑电路 (19)3.3.1设置M ULTISIM的通用环境变量 (19)3.3.2取用元器件 (19)3.3.3将元器件连接成电路 (20)3.4虚拟仪器及其使用 (20)3.5M ULTISIM的优势和特点 (21)M ULTISIM的特点 (21) (23)M ULTISIM附加功能 (24)4 基于MULTISIM的高功率脉冲MARX发生器 (25)4.1元件选择与参数设定 (25)4.2电路图设计 (28)4.3马克思发生器运行及结果仿真 (28)发生器运行的电路变化 (28)4.3.2仿真结果 (29)4.4结果分析 (30)4.5其他实验电路图 (31) (31) (32)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)附录A英文原文 (37)附录B中文翻译 (49)1 绪论1.1 课题背景利用NI Multisim11可实现计算机仿真设计与虚拟实验,与传统的电子电路设计与实验方法相比,具有如下特点:设计与实验可以同步进行,可以边设计边实验,修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验;可方便的对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件,元器件种类不受限制,成本低、速度快、效率高;所设计的电路可直接在产品中使用。
电气工程在我国绿色发展和生态环境保护工作中的作用一、电气工程主要研究内容电气工程学科是一门历史悠长的学科,从世界范围看,早在第二次工业革命时期,英、法、美等许多国家就已经开设了这一门学科;对于我国来讲,电气工程学科也已经有了近百年的历史。
同时,电气工程学科是一门涉及范围很广,与其他学科联系较为密切的学科,其中电子信息、通信工程等许多学科都是由电气工程学科派生出来的。
传统的电气工程概念为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。
但随着科学技术的飞速发展,今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有光的工程行为,是现代科技领域中的核心学科之一,更是现今高新技术领域中不可或缺的关键学科。
电气工程学科下设了“电机与电器”、“电力系统及其自动化”、“高电压与绝缘技术”、“电力电子与电力传动”、“电工理论与新技术”5个学科专业。
电机与电气学科主要从事与电机有关的理论、运行、设计及控制方面的研究与开发;电力系统及其自动化学科主要研究电力系统计划设计、特性分析、电网品质校正、运行管理、控制保护、调度、计划,新型能源开发和可再生能源综合利用技术、新型输配电技术与散布式发电、电力系统运筹学与电力市场等;高电压与绝缘技术学科围绕发、输、配电中的重大技术难题,形成了很多新的研究领域方向,主要研究高电压测试技术、电力设备诊断及状态监测技术、电力系统过电压与绝缘技术、接地技术、电介质材料及其应用、气体放电及高电压大功率脉冲技术及其应用等;电力电子与电力传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术与应用,稀土永磁电机制造理论、技术及调速控制技术,开关源技术、电能质量管理、电力电子系统集成、电力电子系统电磁兼容技术、新型能源开发与节能技术等;电工理论与新技术学科主要研究电磁场理论及其应用、电路理论及其应用、电磁测量技术及仪器等。
电气工程学科的未来研究热点:以应用性基础研究为主的电气工程学科随着支撑技术的迅猛发展,将在与信息科学、材料科学、生命科学和环境科学等学科的交叉和融合中取得进一步发展。
中国工程物理研究院各所 2011-12-12 20:40 一、流体物理研究所一所一所主要从事高能量密度流体动力学等学科领域的基础和应用研究。
研究领域有爆轰和爆炸动力学、冲击动力学、动高压物理、计算物理、光学和光电子学、应用电子学、电子束物理、激光与物质相互作用、脉冲功率驱动的高能密度动力学等。
同时还从事一系列先进实验诊断技术和系统的开发研究包括高速摄影技术、直线感应加速器技术、激光干涉测量技术、图像处理技术、先进电子学仪器设备研制、中子探测技术、计算机软件和系统集成技术等。
1、特种电源/电光调Q开关二、核物理与化学研究所二所二所是以核物理、放射化学、核工程及核技术应用为主的多学科、多专业组成的国家重点综合性国防科研所。
近年来核物化所新建了国家级应用中子物理国防科技重点实验室、中物院材料分析测试中心、同位素研发基地和国家核技术工业应用工程技术研究中心。
1、放射性医用同位素、放射性药物放射性医疗是核技术应用中最重要、最活跃的领域之一与广大人民群众的生命健康紧密相关社会效益和经济效益巨大。
放射性药物在医学诊断和治疗中具有不可取代的作用具有灵敏度高、诊断准确快速、可进行动态功能显像等优点并已广泛应用于各种疑难病症的早期诊断和治疗疗效确切。
2、放射性安全检测系统3、车载式放射性废水处理装置4、核电站建设及相关技术服务核污染去污处理表面去污、氚提取、事故应急去污、移动去污、设施去污及退役等核辐射检测在线自动辐射监测网设计及建设、核应急系统的设计及建设、相关辐射检测设备的供应、人员车辆辐射监测系统研究堆的辐照功能可以为核电部件国产化研究服务调试。
5、同位素电池同位素电池研制已完成实验室研发进入样品阶段拥有国内唯一保持完整的同位素研发队伍目前研发人员约40人。
6、无损检漏利用示踪剂可对地下或长距离运输管道实施在线、无损检漏。
应用于地下管道检漏石油、天然气管道等。
7、聚酰胺PA俗称尼龙热熔胶辐射改性研究聚酰胺热熔胶具有较好的高温性能可用于气压维护型电缆接头的密封保护。
环境工程领域的脉冲功率技术应用
脉冲功率技术在我国高新技术发展中有着重要的应用,同时其应用范围也在不断地扩展,在民用部门、手工业、环境保护等领域都有着广泛的应用,并随着科学技术的发展对其的应用技术也在不断成熟。
随着生活水平和经济水平的上升,环境问题逐渐成为了众多人关注的焦点,对环境工程领域中的技术应用也提出了更高的要求。
一、脉冲功率技术简述
1.脉冲功率技术在我国的发展
在国际上对脉冲功率技术的研究是开始于二十世纪三十年代的,到六十年代,该技术就成为了一个独立的发展学科,之后美国、日本、俄罗斯等国家都对该技术开始了深入研究。
在我国,对脉冲功率的研究是开始于二十世纪七十年代末的,我国对它的研究是开始于“高功率电子束发器的研究”,“1979年北京高能物理所建成了当时我国最大的强流脉冲电子束加速器闪光—I,应用于射线模拟源”,随之而来的是对脉冲功率技术研究的高潮,层出不穷的强流脉冲电子加速器逐渐建成,进而为我国当时高新技术的研究,如准分子激光、集体离子加速、闪光射线照相、电磁轨道炮以及高功率微波等提供了很好的研究条件。
脉冲功率技术发展
(1)脉冲功率装置
通常来讲,脉冲功率的装置包括以下几个部分,如图所示:
图一:脉冲功率装置图示
(2)高功率脉冲发展方向
当前,高功率脉冲的主要发展方向有以下几方面,第一,元件储能密度还需要提高。
随着电容制造技术的提高以及分子工程技术的广泛应用,为储能元件储能密度的提高提供了发展条件,同时脉冲电容器储能空间也能够得到一定提升,这就有利于缓解大体积、大重量给脉冲功率系统带来的不良影响。
根据不同器件电气强度极限值不同,其要求的储能密度也是不同的。
但是,无论密度要求如何,电容的储能密度要远远低于电感储能密度,所以,不仅在我国,在国际上对这种电感储能高功率脉冲电源的研究也非常重视。
第二、发展重复高功率脉冲。
原来我国应用多是单次的脉冲功率技术,这种技术主要是为我国国防科学研究提供服务,应用范围与社会发展的要求产生了不可避免的矛盾,所以,为了适应民用、工业以及新兴领域对脉冲功率的要求,必须要发展重复频率高且具有平均功率的脉冲功率技术。
第三、高频、大功率开关技术的研究。
开关元件的相关参数对脉冲功率系统的整体都存在着一定的影响,这也决定了开关元件技术是脉冲功率技术中重点技术之一。
随着社会科技的发展以及应用要求的提高,同时,大功率全控型的产品器件被大量生产并且产品化,为开关技术的发展研究提供了可靠的器件基础,为此“高重复率脉冲电源转换开关和开关的串联均压技术被大量使用在脉冲电源中,并取得了较为理想的结果”。
第四,脉冲电源多元化发展。
脉冲功率应用范围的扩展给脉冲电源的技术标准提出了更高的要求,所以在未来的研究中要加大对脉冲电源多元化的发展,比如低成本化、小型化、多样化等。
第五,脉冲功率电源
超高功率输出技术。
近些年“高电压大功率多电平逆变技术”的发展为超高功率的输出技术的发展有着重要的意义。
二、环境工程领域脉冲功率技术的应用
1.脉冲功率技术在除尘中的应用
传统的除尘系统中在集尘极和放电极之间是使用直流的高压电源,这就导致了在除尘中出现了一些问题,比如,除尘的效率受到粉尘比电阻限制比较严重。
在高比电阻之下,粉尘的导电率是非常小的,所以粉尘就容易在集尘极端积聚,一旦粉尘集中太多就会很多电荷无法通过集尘极释放,进而也就导致了集尘层电势升高而产生电晕,相反极离子就会被动的进入电晕场,最终会导致粉尘吸收率严重下降。
而在比电阻比较小的情况下,电阻率就会比较高,负电荷和其转带的正电荷就会被大量释放入集尘极,同时因为电场力的存在,就导致了气流的进入,之后这一过程会重复进行,所以说,在这种情况下,除尘效果也不是很理想。
那么,若脉冲功率技术应用于除尘系统当中,就会解决以上的麻烦。
高压脉冲所制造的电晕流能够贯穿两级之间,这样就会使得在高比电阻情况下,积尘层被击穿,能够通过电荷的释放来抑制反电晕的发生,进而提高除尘效率。
除此之外,脉冲电晕能够在放点空间之内产生很多高能电子,它是一种气体成分,能够产生活性粒子,此时,除尘器除了吸尘之外还能消除粉尘携带的SO2以及有机物分子等,起到了净化空气,环境保护的作用。
在相等的电压之下,应用脉冲功率技术中的高压脉冲电源,能够比直流电源的使用跟家节省能量,净化空气、节能环
保,是该技术应用的环境保护效果,这也是该技术被大量应用于环境工程领域的重要原因。
2.脉冲功率技术在废水处理中的应用
由高压脉冲电源输出的电压波形有着前沿比较陡,脉冲比较窄的特点,如果将其施加在液相内部的非平衡电极中间,很容易引起处理对象的分子发生结构性的改变,其中,质量轻的电子在获得一定的能量之后就会变成高能的自由电子,在这种高能的自由电子运动时,会与其他分子发生碰撞,也就会导致水相化学过程的发生,会产生水等活性的物质,从而能够降解污水中的各种有机物。
在发生这些电化学反应过程中,因为分子被电离了,电子的跃迁会产生很多的物理效应,比如说超声波的产生、冲击波的产生等,而这些物理效应也会有力的降解有机物。
首先,电子辐射作用的产生。
在废水中会有很多的分子和原子,而脉冲电源放电会导致很多等离子体产生,而这些等离子体中又含有高能电子,这些电子会与废水中的分子发生碰撞,会产生很多活性粒子,比如过氧自由基、双氧水、水合电子、水合氢离子等。
其次,会产生臭氧氧化反应。
臭氧是一种强氧化剂,在水中的氧化途径如公式所示: 再次,紫外光线的分解作用。
在脉动电源放电过程中能够产生一些紫外光线,这些紫外光线对有害物质有分解作用。
最后,能够产生超声波作用。
液相的超声波能够产生很多的空化气泡,这些气泡能够裂解形成高压和局部的高温状态,这样就会产生氢自由基,同时,超声波还能够分解水中所含有的溶解氧。