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摘要： 本文根据当前课程教学存在的实际问题,提出《高电压技术》课程立体化教学体系建设思路并加以实施,通过建设资源丰富的课程资源库、分层次教学、建立实训实践教学平台等措施,提高了学生学习的积极性,学生的理解力和动手能力显著提高,大大提升了该课程的教学效果,为职业教育课程体系改革提供了一定的参考借鉴作用。

关键词： 高电压技术   供用电技术   一体化教学模式   专业教学资源库   《高电压技术》  

摘要： 针对《高电压技术》课程的内容特点和教学实际,全面进行"三教改革",将虚拟仿真应用于教学过程中,在国家级供用电技术专业教学资源库的支撑下,进行混合式课程教学的探索,并结合课程特点与实际情况,构建"精讲理论—虚拟操练—实践提升"的"理虚实"一体化教学模式。该模式取得了良好的教学效果,是职业院校电力类专业课程的课堂教学改革的有益探索。

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关键词： 固态脉冲发生器   纳秒短脉冲   电感储能   脉冲形成线   高电压技术  

摘要： 21世纪以来,以固态化、模块化和智能化为特征的全固态脉冲叠加器研制技术的持续突破,推动着脉冲功率应用逐渐从核工业向生物医疗、等离子刻蚀装备、超宽带雷达和脉冲激光调制器等军民融合领域不断拓展,极大地丰富了相关学科的科学内涵和技术形式。随着研究的深入和应用领域的不断延伸,对综合满足多参数调制的短脉冲叠加器的需求尤为迫切,尤其是综合满足更快前沿(<2.5 ns)、更短脉冲(<20 ns)、方波平顶、脉宽灵活可调(5～20 ns)和更高电压等多项指标的纳秒短脉冲发生器的关键技术突破成为了亟需解决的瓶颈问题。电感储能型脉冲形成线以高能量密度优势成为当前短脉冲叠加器最具潜力的方法之一。基于此,本文以电感储能型脉冲形成线为研究对象,以实现综合参数突破为目的,围绕开关特性、驱动方法、电路原理、脉冲叠加和控制理论等方面开展了系统深入的研究。主要研究工作如下:(1)结合脉冲功率应用中瞬态强场工况和更快开关速度需求,在研究碳化硅器件场效应晶体管开关特性的基础上,提出了碳化硅场效应晶体管叠层封装结构。实现了瞬态强场极端工况下半导体开关超低杂散参数设计、互扰解耦和高效散热;搭建了Si C MOSFET集中参数电路模型;揭示了瞬态强场下寄生电感导致耦合干扰的机制原理;设计了叠层封装结构并控制其功率回路寄生电感小于1 n H;突破了金球点阵、温度梯度焊接等底层工艺,有效控制了工艺难度和成本;通过紧凑空间绝缘填充和解耦电感等关键技术,解决了瞬态强场下耦合干扰问题;结果表明:所提封装有效提升了开关速度和开关效率并极大增强了散热能力。(2)基于Ga N HEMT优异的静态、动态性能,设计了板上集成强流超快栅极驱动电路。通过驱动-开关混合电路模型分析,得到了驱动-开关寄生参数与开关动态特性响应规律;提出了输入电容充放电路径分立层叠方法,使其充电回路寄生电感小于0.7 n H。实验结果表明:驱动电压上升时间达到2.3 ns,驱动电流峰值可达57.62 A。所提驱动显著提升了开关速度,并可有效抑制驱动电压的“地弹起”。(3)研究了电感储能形成线中脉冲电磁场时空运动机制及调控方法。提出了多开关切束型脉冲宽度和负载阻抗调制电路拓扑;利用传输线中脉冲折反射规律,完成了电感储能形成线中电磁波传递的数学分析;通过双开关协同时序调控,实现了脉冲宽度和阻抗调制。结果表明:在宽范围负载电阻条件下,可实现脉冲宽度5～20 ns连续可调,脉冲上升时间为2.1 ns。(4)揭示了多模块时间分散性和分布参数对脉冲叠加的影响规律,提出了基于时间隔离和变阻抗传输线变压器的脉冲叠加方法。论文根据短脉冲传播规律,设计了多模块堆叠回路结构,有效减少了脉冲高频损失;开发了低时间分散性同步触发电路;提出了时间隔离法、平衡-不平衡变阻抗传输线变压器、不平衡-不平衡变阻抗传输线变压器结合时间隔离法三种脉冲叠加方式。结果表明:脉冲叠加器的脉冲幅值可达到10.7 k V,重复频率为200 k Hz。综上所述,本论文从固态开关提速封装、强流超快栅极驱动、电感储能形成线脉宽及阻抗调制电路、多模块脉冲功率叠加方法四个方面进一步发展了电感储能形成线短脉冲叠加器技术。同时,在机制原理、关键技术、底层工艺等多方面实现了突破,为电感储能型短脉冲发生器设计提供了必要的理论依据和关键技术支撑。

摘要： 高电压实验危险性高、操作难度大,导致《高电压技术实验》课程教学效果并不理想。为此,本文提出《高电压技术实验》课程案例式教学思路,通过将各知识点融入实际现场运维场景,全面、真实地反映各实验操作的注意事项及工程价值,在此基础上,结合实验室演示、现场运维视频及虚拟仿真技术,全面系统地形成实验操作侧写,真实还原实验场景及实验方法,充分培养学生实验操作能力,提升《高电压技术实验》课程教学效果。

摘要： 《高电压技术》是电气专业一门重要的理论教学课,课程基于电路、电力系统分析以及电磁场等课程延伸而来,目的是解决实际中各种高电压技术问题。但由于这门课程内容丰富且杂乱、知识点分散、教师日常教学设备有限,导致学生理解起来比较困难、教师授课难度大。本文根据实际教学情况,结合数值仿真计算手段,对《高电压技术》课程的教学方式和教学内容进行了改革与探索。

关键词： 大容量变压器   绝缘技术  

摘要： 介绍高电压大容量变压器绝缘材料的种类,分析目前绝缘技术研究存在问题,并提出改进建议,以保障电力系统稳定运行。

关键词： 高电压技术   虚拟实验   电场分布   固体击穿   相场模拟  

摘要： 为了充实高电压技术课程的教学手段,采用相场模拟和MATLAB图形用户界面(GUI)开发了一款可视化教学与实验软件,实现了不同电极结构、单种绝缘介质与复合绝缘介质中电场分布与击穿过程的直观模拟。通过自行定义电极-绝缘结构、绝缘介质物理参数、外施电压幅值与频率等输入参数,该教学与实验软件能够强化学生对气体、液体、固体和复合绝缘介质击穿过程及其影响因素的理解,达到提升教学质量的效果。

关键词： 高电压技术   一体式电气设备绝缘强度实验平台   积木拼搭   ARM处理器  

摘要： 为满足电气本科专业高电压技术课程中电气设备绝缘强度实验教学改革和科研创新的需要,提出一种新型的一体式电气设备绝缘强度实验平台设计方案,即采用“积木拼搭”式结构设计耐压试验主回路,并研制了基于ARM处理器的实验操作台,从而建立了一整套电气设备绝缘强度实验平台。本实验平台安全可靠、通用性强、操作简单、实验成本低廉及拓展性好,不仅可以完成电气设备绝缘强度的本科实验教学,还可以用于相关专业的科学研究工作,非常适合在高校电气专业进行推广。