脉冲功率技术在环境保护中的应用

电气工程在我国节能减排和环境保护中的作用摘要：电气工程（Electrical Engineering简称EE)是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。

传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。

电气工程对于我们的生活至关重要，无论是普通家庭的生活，交通运输系统，还是生产部门都离不开电气。

而在社会每一个环节都存在能源的消耗，将电气与环境联系起来.如果能高效能源，就能实现绿色、环保,简称环境友好型，资源集约型社会，达到和谐社会。

关键词：电气工程；绿色；高效；节能；环保1 引言:电气工程是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科.正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机技术为基础的信息时代的到来,并将改变人类的生活工作模式。

电气工程的发展前景同样很有潜力,使得当今的学生就业比率一直很高。

传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。

此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为.电气工程对于我们的生活至关重要，无论是普通家庭的生活，交通运输系统，还是生产部门都离不开电气.而在社会每一个环节都存在能源的消耗，将电气与环境联系起来。

如果能高效能源，就能实现绿色、环保，简称环境友好型，资源集约型社会，达到和谐社会。

2 电气工程主要发展历程和研究方向：有史以来，最早认识电的人是希腊学者米利都 (Miletus,公元前六世纪),观察用布摩擦琥珀后，会吸引如羽毛等轻小的东西。

但对静电有系统及科学的研究则是始于17世纪。

2.1人类早期电气工程的萌芽（1）17世纪的1600年初英国医生吉尔伯特(W。

Gilber，t 1540--1603）所著的书中，对“电”进行了最早的论述,英语“E—lectric"一词即起源于希腊语“Electrica"和拉丁语“Electrum”。

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。

基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制脉冲功率技术广泛应用于军事、环境保护、生物技术等领域,比如脱硫脱硝、脉冲杀菌、激光管驱动、阴极射线管扫描电路等。

传统脉冲电源的主放电开关主要以真空弧光放电管、氢闸流管、火花隙为主,存在成本高、寿命短、外围电路复杂等缺点。

随着电力电子技术的发展,功率MOSFET和IGBT的性能越来越高,众多研究学者利用MOSFET或IGBT串并联组成高压固态开关替代传统放电开关,进而设计出纳秒级上升沿的高重复频率脉冲发生器。

本文以SiC MOSFET为核心功率器件,设计了一台纳秒级脉冲电源,电源主要技术指标为:输出脉冲峰值可调范围为0~30kV,脉冲重复频率为10Hz~1kHz可调,最大输出电流为80A,脉冲上升时间小于100ns。

本论文的主要工作如下:设计了纳秒脉冲电源的拓扑结构,主电路采用三级Marx发生器结构,研究了SiC MOSFET串联开关的静态和动态电压不均衡机制,给出了影响SiC MOSFET串联均压的关键因素。

针对静态均压电路的特性,明确了均压电阻的设计方法,对于动态均压电路,采用负载侧RCD电路作为均压措施,并确定了相应参数的选取依据。

对比分析了正激式驱动、半桥驱动、反激驱动三种驱动方式的优缺点,确定采用半桥驱动的方式作为SiC MOSFET的串联驱动电路,该电路的隔离强度高、驱动电路设计方便,其驱动变压器的原边和副边绕组匝数均为1匝,可减少其分布参数的影响。

通过实验测试了驱动电路的同步性,其驱动的延迟时间差异小于10ns,同步性良好。

采用Microchip公司的dsPIC33FJl28MC706作为主控制芯片,整个控制系统可以实现频率可调、脉冲幅值可调、过压和过流保护等,最终完成了实验样机的制作和调试,利用针-板反应器负载对电源的性能进行测试,实验结果表明电源满足了设计指标且基本性能良好。

美国水面舰船电磁脉冲防护标准浅析李超;吴垚;袁犇【摘要】为了提高强电磁脉冲的防护能力,必须面对雷电、核电磁脉冲高功率微波的挑战.首先分析了水面舰船电磁脉冲能量的耦合方式和途径,包括"前门"耦合,"后门"耦合,并在此基础上分析了国外水面舰船,主要是美国水面舰船强电磁脉冲防护的标准及要求,为我国水面舰船的强电磁脉冲防护标准制订提供技术参考.%To improve the protective capability of strong electromagnetic pulse, the challenges of the thunder, nuclear electromagnetic pulse (EMP) must be faced. The coupling mode and way for EMP power of surface ship was analyzed, include front gate coupling and back gate coupling. Based on this analysis, the standard and requirement on EMP protec-tion of surface ship were analyzed. It provides an effective reference to make our own EMP protective standards.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2018(015)003【总页数】5页(P71-75)【关键词】电磁脉冲;标准分析;水面舰船【作者】李超;吴垚;袁犇【作者单位】海军装备研究院,上海 200235;92602部队,上海 201900;91656部队,上海【正文语种】中文【中图分类】TJ83强电磁脉冲是一种瞬变电磁现象，也是一种宽频段、高功率的电磁环境。

电磁脉冲处理技术研究现状及其展望1. 研究目标电磁脉冲处理技术是一种利用强烈的电磁脉冲来改变物质性质的方法。

本研究旨在调查电磁脉冲处理技术的现状，分析其应用领域和潜在的发展前景，以及探讨未来的研究方向。

2. 研究方法本研究采用文献综述的方法，通过收集和分析相关文献，对电磁脉冲处理技术的研究进展进行梳理和总结。

同时，结合实际案例和应用领域的调查，对电磁脉冲处理技术的发展趋势进行探讨。

3. 研究发现3.1 电磁脉冲处理技术的应用领域电磁脉冲处理技术在多个领域都有广泛的应用。

其中，以下是几个主要的应用领域：3.1.1 材料科学与工程电磁脉冲处理技术可以用于改变材料的微观结构和性能。

例如，通过电磁脉冲处理可以实现金属材料的晶粒细化和强化，提高材料的力学性能；还可以通过调控电磁脉冲参数，实现材料的表面改性，增加材料的耐腐蚀性能。

3.1.2 生物医学工程电磁脉冲处理技术在生物医学工程领域有着潜在的应用前景。

例如，电磁脉冲可以用于细胞的杀灭和癌症治疗；还可以用于改变生物材料的性质，提高生物医用材料的生物相容性和耐久性。

3.1.3 环境保护与污染治理电磁脉冲处理技术可以用于处理废水、废气和固体废物等环境污染物。

通过电磁脉冲处理，可以实现污染物的快速降解和去除，提高环境治理的效率和效果。

3.2 电磁脉冲处理技术的研究进展电磁脉冲处理技术的研究已取得了一些重要的进展。

以下是几个主要的研究方向和成果：3.2.1 电磁脉冲参数优化研究人员通过对电磁脉冲参数的优化，实现了对材料性能的精确控制。

例如，通过调整电磁脉冲的幅值、宽度和频率等参数，可以实现对材料晶粒尺寸、硬度和强度等性能的精确调控。

3.2.2 电磁脉冲处理设备的改进研究人员对电磁脉冲处理设备进行了改进，提高了设备的稳定性和可控性。

例如，引入先进的脉冲发生器和脉冲功率放大器，可以实现对电磁脉冲的精确控制和调节。

3.2.3 电磁脉冲处理与其他技术的结合研究人员将电磁脉冲处理技术与其他技术相结合，实现了多种复合效应。

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。

高功率脉冲激光技术及其在工业领域的应用一、概述高功率脉冲激光技术是一种新型的激光加工技术，它具有高能量、高峰值功率、短脉冲宽度等特点，可以用于材料加工、医疗、环保等领域。

本文将重点介绍其在工业领域的应用。

二、高功率脉冲激光技术的基本原理高功率脉冲激光技术是利用激光器产生的短脉冲激光束对材料进行加工。

其基本原理是：当激光束照射到物体表面时，由于吸收和反射作用，物体表面会产生一个极短暂的高温区域，使材料发生相应变化。

这种变化可以是表面溶解、汽化或者爆炸等。

通过控制激光束的能量和时间，可以实现对材料的加工。

三、高功率脉冲激光技术在工业领域的应用1. 金属材料切割高功率脉冲激光技术在金属材料切割方面具有很大的应用价值。

它可以对各种金属材料进行高效、精确、无损伤的切割，同时可以实现复杂形状的切割。

这种技术在制造业中得到广泛应用，例如汽车制造、电子产品制造等。

2. 3D打印高功率脉冲激光技术在3D打印中也有着重要的应用。

通过控制激光束的能量和时间，可以实现对材料的精确切割和熔化，从而实现3D打印。

这种技术可以用于快速原型制作、医学模型制作等领域。

3. 焊接高功率脉冲激光技术在金属焊接方面也有着广泛的应用。

它可以实现对各种金属材料的高效、精确、无损伤的焊接，同时还可以实现复杂形状结构件的焊接。

这种技术在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

4. 表面处理高功率脉冲激光技术在表面处理方面也有着重要的应用。

它可以对各种材料表面进行清洗、去污、除锈等处理，同时还可以实现表面改性和增强。

这种技术在汽车制造、电子产品制造等领域得到广泛应用。

5. 刻蚀高功率脉冲激光技术在刻蚀方面也有着重要的应用。

它可以对各种材料进行高效、精确、无损伤的刻蚀，同时可以实现复杂形状的刻蚀。

这种技术在电子产品制造、光学元件制造等领域得到广泛应用。

四、高功率脉冲激光技术的发展趋势随着科技的不断进步，高功率脉冲激光技术也在不断发展和完善。

未来，这种技术将更加普及和成熟，并将在更多领域得到应用。

随我国经济突飞猛进，科学技术飞跃进步，生产自动化程度快速提高。

供配电系统，电气设备、电子设备也随之高速发展，为提高生产力起到了巨大作用。

但是伴随而来的电气设备、电子设备对环境的影响也不容忽视。

科学技术是一把双刃剑，它在为我们创造高效率、高质量生活的同时，也毫不客气地让人类付出了环境的代价。

电气设备对环境的影响主要有电磁污染、无线电干扰、电压高次谐波、电流高次谐波、空气污染、噪声污染、事故及检修对环境的污染、及腐蚀污染等。

其中电磁污染已成为公认的继大气污染、水质污染、噪声污染之后的第四大污染，倍受关注。

1.电磁污染1.1 电磁污染的定义电磁辐射是指能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。

交流电在其周围都要形成交变的电场，交变的电场又产生交变的磁场，交变的磁场又产生交变的电场，这种交变的电场与交变的磁场相互垂直，以源为中心向周围空间交替地产生并以一定的速度传播，即为电磁波。

电磁辐射达到一定量级时就形成电磁污染。

我们工作生活的自动化程度非常高的工厂、车间，是一个变化多端的电磁环境。

电磁辐射是以电磁波的形式在空间环境中传播，它是一种运动着的物质，没有静止的质量。

不像建筑物、机械设备、生产原材料那样可以静止的安放在某一空间，有其固定的体积和重量。

电磁波是看不见、听不着、摸不到的，但是却确实存在，可以用仪器探测到。

正是电磁波具有不独占空间，不存在空间物理外形互斥这一特殊属性，使得我们所处生产空间电磁环境错综复杂，可能形成明显或严重的电磁辐射污染。

电磁污染包括各种天然的和人为的电磁波干扰和有害的电磁辐射。

电磁辐射主要指射频电磁辐射。

电磁污染又被称为频谱污染或电噪声污染。

1.2 电磁污染的来源构成电磁污染的电磁辐射首先产生于天然的电磁环境，包括来自行星、恒星和银河系即宇宙方面的电磁辐射；来自于大气层、电离层、地面磁场和地球电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震。

人为电磁辐射，有电波发射设施，通信设施，各种高频设备，交通设备，电力设备，家用电器等等。

脉冲电池能量释放脉冲电池是一种特殊类型的电池，其主要特点是能够以脉冲形式释放能量。

脉冲电池广泛应用于许多领域，例如电子设备、通信系统和军事装备等。

在这篇文章中，我们将探讨脉冲电池的能量释放原理、应用领域以及未来发展趋势。

脉冲电池的能量释放是通过间歇性的放电过程实现的。

与传统电池不同，脉冲电池具有更高的峰值功率和更短的放电时间。

这种特性使得脉冲电池在某些需要瞬时高能量输出的应用中具有优势。

脉冲电池的能量释放过程可以通过控制电池内部的化学反应来实现，例如调节电解液浓度或改变电极材料等。

脉冲电池的应用领域非常广泛。

在电子设备中，脉冲电池常用于供电不稳定的设备，例如激光器和粒子加速器。

由于脉冲电池能够提供瞬时高能量输出，因此可以满足这些设备对电源的高要求。

在通信系统中，脉冲电池可以用于应对突发的通信负载，确保通信的稳定性和可靠性。

此外，脉冲电池还广泛应用于军事装备中，例如导弹和雷达系统。

脉冲电池的高能量输出和快速响应特性，使得这些装备能够在关键时刻获得足够的能量支持。

随着科技的不断发展，脉冲电池的性能和应用领域也在不断拓展。

一方面，研究人员正在努力提高脉冲电池的峰值功率和能量密度，以满足更高要求的应用场景。

另一方面，他们也在探索新的脉冲电池技术，例如超级电容器和钠离子电池等。

这些新技术有望进一步提高脉冲电池的性能和可靠性。

脉冲电池的能量释放过程也与环境保护密切相关。

由于脉冲电池的能量释放过程是间歇性的，因此可以有效减少能量的浪费。

与连续放电的电池相比，脉冲电池在能量利用率方面具有优势。

这对于减少能源消耗和环境污染具有积极意义。

脉冲电池的能量释放具有瞬时高能量输出和快速响应的特点，广泛应用于电子设备、通信系统和军事装备等领域。

随着科技的进步，脉冲电池的性能和应用领域也在不断拓展。

未来，我们可以期待脉冲电池在更多领域发挥重要作用，并为社会和环境带来更大的益处。