近期，研究中心在高频超快前沿脉冲功率技术领域连续取得创新成果，成果一“An Improved High Voltage Pulse Generator With Few Nanoseconds Based on the Synergy of DOS and LTD Topologies for Supra Electroporation”发表在电气工程国际权威顶级期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》（中科院一区TOP，郑州大学“三高”期刊TOP，IF=7.7），程显教授为第一作者，吕彦鹏副教授为通讯作者，博士研究生陈硕为第二作者；成果二“3-MHz High-Voltage Pulse Generator With Novel Multilevel LC Resonant Network for Adjustable Pulse Width”发表在电气工程国际权威顶级期刊《IEEE Transactions on Power Electronic》（中科院一区TOP，IF=6.6），程显教授为通讯作者，博士研究生陈硕为第一作者。
基于二极管反向快速截断的DOS电路具备输出超快前沿纳秒脉冲结构优势，但在高输入电压下存在输出增益变比下降问题。研究中心首次提出一种新型多级模块化DOS-LTD脉冲电路拓扑，建立考虑二极管动态寄生参数影响的DOS放电模型，得到影响电路输出特性的关键变量。研究开关导通时间、LTD绕组电感量和绕组次级侧连接方式对输出幅值和脉冲宽度影响机制，确定最优输出特性下的DOS-LTD电路参数。设计DOS模块化级联配置方案，搭建4级DOS-LTD脉冲电源，0.15 kV输入电压下，输出增益变比高达24、脉冲宽度5.1 ns的3.7 kV脉冲波形。
为进一步提高DOS输出灵活性，突破传统电路重复运行频率理论限值，研究中心首次提出一种新型输出参数灵活可调的模块化多级谐振网络DOS脉冲电源。建立DOS多级谐振网络参数计算模型，确定可调脉冲宽度下的电路配置方案。设计二极管隔离模块化电路结构，分析不同拓扑下的高频运行损耗功率。提出DOS电路多级模块化叠加控制策略，搭建3*3多级谐振网络DOS脉冲电源，输出6.5 ns-20.3 ns脉宽可调的高压纳秒脉冲，能量转化效率提高55.6 %的同时，实现了3MHz 高重复频率脉冲输出。2项研究成果表明研究中心在脉冲功率领域新型DOS电路谐振网络设计及其模块化拓扑开发方面取得关键性突破，为高频超快前沿脉冲相关应用提供技术平台支撑。
以上研究得到了国家高层次人才特殊支持计划、国家自然科学基金、河南省高校科技创新人才支持计划、河南省自然科学基金等项目资助。
论文信息：
[1] Xian Cheng, Shuo Chen, Yanpeng Lv, et al., "An Improved High Voltage Pulse Generator With Few Nanoseconds Based on the Synergy of DOS and LTD Topologies for Supra Electroporation," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 70, no. 8, pp. 7855-7866, Aug. 2023, doi: 10.1109/TIE.2022.3220887.
[2] Shuo Chen, Xian Cheng, Shuaiyin Wang, et al., "3-MHz High-Voltage Pulse Generator With Novel Multilevel LC Resonant Network for Adjustable Pulse Width," Accepted by IEEE Transactions on Power Electronics, 2024, doi: 10.1109/TPEL.2024.3447053.
