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用于水中灭藻纳秒级高压脉冲电源的研究

作　者: 姜远峥
导　师: 张潮海
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 灭藻 Marx发生器磁开关纳秒级脉冲
分类号: TN782
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 38次
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内容摘要

近年来水污染日益严重,随着脉冲功率电源技术的迅速发展,污水处理和灭藻也成为它新的应用方向,这就对脉冲电源的提出了新的要求,更加快速的上升沿,特定的脉冲峰值,特定的脉冲能量,以及紧凑的结构设计,在这样的背景下,本文展开了对新型结构的纳秒级脉冲电源的研究。首先说明了灭藻用脉冲电源的设计思路,提出了一种Marx发生器和磁开关相结合的拓扑结构。利用Marx发生器产生百纳秒级的初级脉冲,再利用磁开关的功能对初级脉冲整形,实现纳秒级高压脉冲。改进传统Marx发生器的充电结构,并对充电回路建模,分析充电过程,总结出不同充电系统的影响。对放电过程进行计算,建立带有负载的放电回路模型,分析不同负载对Marx发生器性能的影响。研究了磁开关的工作特性,就脉冲陡化和脉冲压缩两种不同应用,分析由其构成的脉冲整形电路,总结饱和过程对脉冲上升沿的影响。根据计算结果确定电路参数,用PSPICE对Marx发生器的充电和放电过程仿真,分析各元件参数对脉冲上升沿、充电效率、脉冲峰值等的影响。利用PSPICE编辑器件的功能来建立磁开关的模型,仿真分析磁开关的整形效果。在此基础上对脉冲电源的进行单次脉冲和重复频率脉冲的仿真分析。最后对晶闸管的同步驱动电路进行设计,采用ATmega8作为控制器进行硬件和软件设计,并阐述了与激光实验室联合实验时,毛细管放电的实验结果。本文在上升时间短、紧凑化结构的脉冲电源应用和需求日益增长的形势下,开展一种新结构脉冲电源的设计工作。用仿真分析的方式证明了这种结构的可行性,为纳秒级脉冲电源的研究工作作出部分贡献。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景和意义  8
  1.2 脉冲功率技术的应用  8-9
  1.3 Marx发生器的综述  9-13
    1.3.1 国外Marx发生器的研究和发展状况  10-12
    1.3.2 国内Marx发生器的研究和发展状况  12-13
  1.4 磁开关的综述  13-14
  1.5 论文主要研究内容  14-15
第2章脉冲电源工作原理  15-40
  2.1 设计思路  15-16
  2.2 不可控整流电路  16-17
  2.3 Marx发生器的工作原理  17-27
    2.3.1 Marx发生器充电回路分析  17-20
    2.3.2 充电电源对Marx发生器的影响  20-22
    2.3.3 Marx发生器的放电过程分析  22-27
  2.4 电感隔离Marx发生器  27-30
  2.5 磁开关工作原理  30-32
  2.6 磁脉冲压缩电路的分析  32-37
  2.7 脉冲陡化电路的分析  37-39
  2.8 本章小结  39-40
第3章 Marx发生器的仿真研究  40-51
  3.1 电阻隔离Marx发生器的仿真研究  40-49
    3.1.1 Marx发生器的充电过程仿真研究  40-44
    3.1.2 Marx发生器的放电过程仿真研究  44-45
    3.1.3 负载对Marx发生器输出脉冲的影响  45-49
  3.2 电感隔离Marx发生器的仿真  49-50
  3.3 本章小结  50-51
第4章磁开关的模型和主电路的仿真  51-64
  4.1 磁开关的仿真研究  51-54
    4.1.1 磁开关的建模  51-54
  4.2 磁开关应用电路的仿真  54-57
    4.2.1 磁脉冲陡化电路的仿真分析  54-56
    4.2.2 脉冲压缩电路的仿真分析  56-57
  4.3 脉冲电源的仿真  57-63
    4.3.1 脉冲电源的参数设计  57-58
    4.3.2 脉冲电源的主电路结构  58-59
    4.3.3 脉冲电源的输出特性  59-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章控制系统设计和实验  64-71
  5.1 脉冲电源控制系统设计  64-66
  5.2 晶闸管同步驱动电路的设计  66-67
  5.3 联合实验  67-70
  5.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-79
致谢  79

用于水中灭藻纳秒级高压脉冲电源的研究

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