脉冲功率技术综述

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。

2013～2014学年度硕士研究生课程《脉冲功率技术》结业报告题目名称半导体脉冲功率开关发展研究目录1引言 (1)2 脉冲功率开关的发展 (2)2.1 传统开关 (2)2.2 半导体开关 (2)2.3反向开关晶体管 (2)2.4 新型半导体开关 (2)2.5半导体断路开关 (3)2.6脉冲晶闸管 (3)2.7功率场效应晶体管 (3)2.8绝缘栅双极晶体管 (3)3 国内外研究现状及存在的问题 (4)3.1 存在的问题 (4)3.1.1提高耐受电压等级 (4)3.1.2输出快脉冲 (4)3.1.3提高脉冲电流峰值 (4)3.2关键技术 (4)3.2.1电压提升技术 (4)3.2.2磁脉冲压缩技术 (5)4总结与展望 (6)5参考文献 (6)半导体脉冲功率开关发展研究1引言脉冲功率技术是把相对长时间内存储的具有较高密度的能量，以单次脉冲或重复频率的短脉冲方式释放到负载上的电物理技术。

在空间上压缩能量可以增加能量密度，在时间上压缩能量可以提高输出功率。

随着对脉冲功率技术研究的不断深入，脉冲功率技术被越来越多地应用到工业及民用领域。

例如在环境工程领域，已有的应用技术有脉冲电晕等离子体法净化废气技术、脉冲静电除尘、高压脉冲放电废水处理、臭氧的制取等；在生物医疗领域，已有的应用技术有体外冲击波碎石技术、产生脉冲电磁场研究对生物培养基的影响；其它领域还有矿井物探，和水下目标探、对岩石钻孔、高速x射线水下摄影、工业辐射源、快速加热淬火等。

一般的脉冲功率系统由以下几个部分组成，如图1-1所示。

图1-1 脉冲功率系统结构图其中，开关元件是脉冲功率系统的核心元件之一，特别对重复频率脉冲功率系统，大功率高速开关的性能优劣直接制约其发展的主要的瓶颈，因此开关技术的发展对于高功率脉冲技术来说至关重要。

对于脉冲功率装置来说，高压脉冲功率技术中的开关具有如下特点：(1)电流非常大，可达几十千安、几百千安几兆安或更大；(2)要求开关的闭合和断开的时间极短，在毫微秒量级；(3)开关动作频繁，要求能连续工作，特别是在重复频率下运行时；(4)高电压下运行，电压等级从几千伏到数百千伏。

实用脉冲功率技术引论引言：脉冲功率技术是一种应用广泛的电子技术，它在各个领域都有着重要的应用。

本文将以实用脉冲功率技术为主题，探讨其原理、应用和未来发展趋势。

通过对脉冲功率技术的深入研究，我们可以更好地理解其重要性和潜力，为未来的科技发展做出贡献。

一、脉冲功率技术的原理脉冲功率技术是通过瞬间高能量的电磁脉冲信号传输来实现的。

其原理是利用电子元件的开关特性，通过电路的设计和控制，使电流在非常短的时间内达到高峰值，从而产生高功率的脉冲信号。

这种技术在能量传输、电磁干扰抑制等方面有着独特的应用优势。

二、脉冲功率技术的应用1. 能源领域：脉冲功率技术可以提高电能传输的效率，减少能量损耗。

在电力系统的输电线路和变压器中应用脉冲功率技术，可以提高能源利用率，降低能源成本。

2. 通信领域：脉冲功率技术可以扩大通信信号的传输距离和传输速度。

在无线通信和光纤通信中，脉冲功率技术可以提高信号的传输质量和稳定性，提高通信系统的性能。

3. 医疗领域：脉冲功率技术在医疗设备中有着广泛的应用。

例如，超声医学中的脉冲声波技术可以实现对人体内部的高分辨率成像，帮助医生准确诊断疾病。

4. 军事领域：脉冲功率技术在军事装备中具有重要的作用。

例如，雷达技术中的脉冲信号可以实现目标的探测和跟踪，提高军事作战的效果。

三、脉冲功率技术的未来发展趋势1. 高效能量传输：随着能源需求的增加，脉冲功率技术将在能源传输领域发挥更大的作用。

通过进一步提高能量传输效率和减少能量损耗，可以实现更可持续的能源开发和利用。

2. 高速通信：随着通信技术的发展，人们对通信速度的需求也越来越高。

脉冲功率技术将在高速通信领域发挥重要作用，实现更快速、稳定的数据传输。

3. 医疗影像技术：随着医疗技术的不断进步，脉冲功率技术在医疗影像领域的应用也将得到进一步发展。

通过脉冲功率技术实现更高分辨率、更精确的医疗影像，将有助于提高疾病的早期诊断和治疗效果。

结语：实用脉冲功率技术在各个领域都有着广泛的应用，其原理和应用价值已经得到了广泛认可。

脉冲功率技术摘要：脉冲功率技术是以较慢的速度将能量储藏在电容器中或者电感线圈中，然后将此电场能获磁场能迅速的释放出来，产生幅值极高的，但持续时间极端的脉冲电压及脉冲电流，从而导致极高功率的脉冲。

关键词：脉冲功率，储能技术引言：脉冲功率技术中的储能技术包括惯性储能，电容储能，电感储能一.、脉冲功率技术的发展脉冲功率技术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。

但是, 一方面由于当时客观要求并不迫切；另一方面, 这样快的脉冲放电, 无论在产生技术上, 或者在测量技术上都存在着一定的困难。

因此, 其后十多年,这种技术发展并不迅速。

六十年代初期, 由于闪光辐射照相和瞬时辐射效应研究的需要, 英国原子能武器研究中心的J.C.马丁所领导的研究小组，开拓了称之为脉冲功率加速器的研究领域, 使毫微秒级脉冲功率技术往前推进了一步。

同时, 一些科学技术在发展中受到障碍, 急需找寻新的途径。

以微波和激光的发展为例, 利用速调管、行波管等原理去产生大功率高效率毫米或亚毫米微波已经不可能。

利用一般方法产生大功率、高效率、波长可调的激光束也不可能。

正当人们探索和寻找新的解决途径的时候, 他们发现脉冲功率技术是解决这些问题的良好途径。

为此, 美国许多单位, 为桑地亚实验室、物理国际公司、海军研究实验室、康乃尔大学、加利福尼亚大学和斯坦福大学等单位, 对脉冲功率技术及其在各方面的应用, 开始了研究和发展工作。

这种技术的应用包括：电子及离子加速、核聚变、微波装置、激光（特别是大功率放电激光）、电磁脉冲、闪光辐射照相、瞬时辐射效应和各种各样的工业应用。

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。

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基于雪崩三极管的高重频高压纳秒脉冲产生方法综述赵政;钟旭;李征;顾悦;李涛;李江涛【摘要】激发大气压脉冲等离子体通常对施加脉冲的要求是kV级幅值、ns级前沿和宽度、kHz级重复频率,尤其要求脉冲前沿和宽度尽量小,雪崩三极管脉冲产生电路非常适合于这样的要求.本文综述了基于雪崩三极管的脉冲产生方法.首先介绍了雪崩三极管的基本原理和研究概况,进而介绍了多管串联电路、多级Marx电路、多管并联电路以及脉冲截断电路四种典型电路结构的研究现状,分析了各电路的性能特点,并以多级Marx电路为例理论分析了影响输出脉冲幅值、前沿、后沿、脉宽、重复频率、效率和稳定性等参数的关键因素.最后介绍了多管串联Marx电路、多管并联Marx电路以及多路Marx并联电路三种组合型脉冲产生电路的研究进展,并对基本原理进行了分析.%In order to stimulate atmospheric pressure plasma (APP),it is usually demanded that the applied pulses is with kV amplitude,ns rising time and pulse width,and kHz repetitivefrequency.Intensively,the pulse front edge and width are always requiredto be as short as possible.Fortunately,the pulse generating circuit based on avalanche transistor is much suitable for these parameter requirements.This paper summarized the pulse generating methods using avalanche transistors.Firstly,the basic principle and research status of the avalanche transistor were introduced.And then the research status and performance characteristics of the four typical avalanche transistor-based circuits were detailed,including the series-transistor circuit,Marxcircuit,parallel-transistor circuit and pulse cut-off circuit.Thereafter,the key factors influencing output pulse parameters were theoreticallyanalyzed,such as pulse amplitude,rising time,fall time,pulse width,repetitive frequency,efficiency and stability.At last,the research status and basic theory of three combined avalanche transistor-based circuits were presented,including the series-transistor Marx circuit,parallel-transistor Marx circuit and parallel Marx circuit.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)008【总页数】16页(P33-47,54)【关键词】大气压等离子体;雪崩三极管;脉冲产生电路;Marx电路【作者】赵政;钟旭;李征;顾悦;李涛;李江涛【作者单位】西安交通大学电气工程学院西安 710049;国网四川省电力公司天府新区供电公司成都 610041;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049【正文语种】中文【中图分类】TM832大气压等离子体（Atmospheric Pressure Plasma, APP）作为一种特殊的低温等离子体，其产生方法、形成机理及应用近年来得到越来越广泛和深入的研究[1]。

pin 管脉冲功率在我们现代科技社会中，高功率脉冲技术在许多领域中都有着广泛的应用，如激光、雷达、通信等。

在这一领域中，PIN管作为一种关键元件，发挥着至关重要的作用。

本文将介绍PIN管的原理、优势以及在脉冲功率应用中的具体案例，同时探讨我国在PIN管技术研发的发展状况和未来发展趋势。

首先，我们来了解一下脉冲功率的定义和重要性。

脉冲功率是指在非常短的时间内，设备能够输出很高的功率。

这种功率输出方式具有很高的峰值和效率，能够在短时间内完成大量能量的转换和传递。

在许多高技术领域，脉冲功率技术起着核心作用，是实现高性能设备的关键。

接下来，我们来探讨PIN管的原理和结构。

PIN管，全称为Positive Ion Negative Ion管，是一种半导体器件。

它主要由阳极、阴极和栅极组成。

在工作过程中，PIN管通过栅极控制阳极与阴极之间的电流，实现高功率脉冲的输出。

与传统半导体器件相比，PIN管具有更高的脉冲承受能力、更低的寄生电容和更快的响应速度，因此在脉冲功率应用中具有显著优势。

那么，PIN管在脉冲功率应用中的优势具体表现在哪些方面呢？首先，PIN管具有很高的脉冲承受能力，可以承受高电压、高电流的脉冲冲击。

其次，其寄生电容较低，有利于提高系统的稳定性。

此外，PIN管的响应速度快，能够实现高速脉冲输出。

这些优势使得PIN管在脉冲功率领域具有广泛的应用前景。

实际上，PIN管在我国已成功应用于多个领域。

例如，在激光领域，PIN 管作为激光器的关键元件，为高功率激光器提供了稳定的脉冲输出。

在雷达领域，PIN管的高功率脉冲技术为雷达系统的远程探测提供了有力支持。

此外，在通信、医疗、航空航天等领域，PIN管技术也发挥着重要作用。

然而，尽管我国在PIN管技术研发方面取得了一定的成绩，但与发达国家相比，仍存在一定差距。

为了缩小这一差距，我国还需加大对PIN管技术研发的投入，提高创新能力。

展望未来，随着科技的不断发展，PIN管技术将面临更多挑战。

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。

高效脉冲功率激光器技术的发展激光技术是一种高精密度的技术，经常应用于医疗、航天、制造业等领域。

激光器可根据不同类型的材料和所需要的深度、易损性等要求来进行切割、雕刻、钻孔等工艺过程。

如今，高效脉冲功率激光器技术因其高能量密度、高增益和高单偏折率等优势而受到关注，这些优势主要由其激光发射特性所决定。

高效脉冲功率激光器技术的发展在许多方面都有所提升。

随着科学技术的不断发展，新型激光器技术在减小尺寸、提高功率和增加效率方面取得了重大进展。

这是因为目前激光对于现代工业和科学的应用越来越广泛，在很多应用场景中必须满足高功率、高效率的需求。

从激光器的结构来看，脉冲功率激光器由多个部分组成，其中包括泵浦源部分、放大器部分、切换部分、输出窗口等。

在泵浦源部分，由于激光需要大量的能量来激发激光材料，并将它们转化为激光光子，所以当前最常用的方式是使用纤维激光或二极管激光器。

这些泵浦器具有高效、低成本、体积小等特点，对于高功率、大能量的脉冲激光器而言，应用将会更加广泛。

在放大器部分，由于行波管技术和双聚焦技术的推出，使得脉冲功率激光器的输出功率达到了几千瓦和上百千瓦量级。

同时，新材料的问世也大大促进了脉冲功率激光器的发展，如掺钛宝石激光器、掺铥玻璃激光器和掺铒光纤激光器等。

这些新型材料在激光器的输出功率、重复频率、波长等方面较之前的材料都有了很大的提升。

在切换器和输出窗口方面，最新的研究对于线性光学调制器的使用也有了大的提升。

这种切换器的使用可以调制光强，提高了脉冲的稳定性和保真度，在检测、测量、检验和摄影等领域有着重要的应用。

同时，输出窗口也需要取得更高的抗反射和良好的耐磨性，以保证长寿命和高稳定性。

像掺铥玻璃激光器和掺钛宝石激光器这两种激光器在输出窗口上都采用了自适应光学的技术，调节输出光的焦距和形状，使得输出光线性更好，信号噪声比更高。

总之，高效脉冲功率激光器技术的发展方向主要是提高功率、增加效率和降低成本。

除此之外，新型材料、新型结构和新型技术的应用也将会进一步推动脉冲功率激光器技术的发展。

脉冲功率技术的研究现状和发展趋势综述
郑建毅;何闻
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2008(025)004
【摘要】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.介绍了脉冲功率技术在国内外的发展和应用现状,并概括了脉冲功率技术研究中储能技术、开关技术、大电流测量技术3大关键技术的研究进展,在此基础上对其发展趋势进行了总结.最后得出结论:作为当代高新技术领域的重要组成部分,脉冲功率技术经过不断的发展,将会更多地从高新技术和国防科研领域转而应用于工业及民用部门.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】郑建毅;何闻
【作者单位】浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州 310027;浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州 310027
【正文语种】中文
【中图分类】TN78
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功率模块IGBT、IPM、PIM 的性能及使用时有关问题的综述1 IGBT主要用途IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。

例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。

问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等,目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。

追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。

实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。

又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。

IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。

目今已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT，IGCT，电流型SGCT等。

2 关断浪涌电压在关断瞬时流过IGBT的电流，被切断时而产生的瞬时电压。

它是因带电动机感性负载(L)及电路中漏电感(Lp)，其总值L*p = L + Lp则Vp* = Vce + Vp而Vp = L*p di/dt在极端情况下将产生Vp* Vces（额定电压）导致器件的损坏发生，为此要采取尽可能减小电感(L)，电路中的漏电感(Lp)—由器件制造结构而定，例合理分布，缩短到线长度，适当加宽减厚等。

脉冲功率技术的新发现和应用脉冲功率技术是一种比较先进的电源技术，在军事和工业领域得到广泛应用。

最早的脉冲功率技术是由美国军方在20世纪50年代研发出来的，主要用于雷达等军事电子设备的供电。

近年来，随着科技的不断进步和应用的不断拓展，脉冲功率技术已经开始向更广泛的领域渗透。

脉冲功率技术的基本原理是将高压脉冲电流存储在电容器中，然后通过高速开关器件将这些电流释放，以达到给负载供电的目的。

由于脉冲功率技术具有高效、可控和可靠等优势，因此在各种要求高性能电源的场合得到了广泛应用。

下面将着重介绍脉冲功率技术在汽车电子、机器人、医疗器械和航天航空等领域的应用。

汽车电子随着汽车电子设备的应用越来越广泛，对车载电源系统的要求也在不断提高。

脉冲功率技术因为具有高效、可靠和可控等优点而成为汽车电子领域的一个热门技术。

在汽车电子中，脉冲功率技术主要用于提供启动电流和大功率输出的控制，如电动汽车的DC/DC变换器，以及充电器等。

机器人机器人作为未来智能制造的重要组成部分，其的动力系统也需要即高效又可靠的电源。

脉冲功率技术在机器人领域的应用主要集中在电机驱动控制方面。

脉冲功率技术不仅可以有效地提高电机的启动转矩，还可以根据机器人的不同控制需求，灵活地调节电机的输出功率。

医疗器械医疗器械是一个对电源系统要求很高的行业，尤其是在手术室等高风险环境，电源稳定性和供电可靠性是必不可少的。

脉冲功率技术主要在医疗设备的超声诊断和治疗方面得到应用。

在超声技术中，脉冲功率技术可以提供高功率的超声波能量，以便更加深入地探测人体组织。

在治疗方面，脉冲功率技术可以提供相应的能量，对人体组织产生刺激作用，有助于加速组织的修复和恢复过程。

航天航空航空和航天电子设备的要求与汽车电子类似，需要高效、可靠和可控的电源系统。

脉冲功率技术在航天航空领域的应用主要用于卫星通讯和导航系统的供电。

由于这些系统是很长时间不需要维护的，在极端环境下工作，因此对电源的可靠性和持久性要求非常高。