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高压脉冲电场对小球藻破碎效果的影响被引量：14: 2016年; 含油微藻的破碎是微藻制油过程中的重要环节。为此,利用清华大学自主研制的高压脉冲电源(THU-PEF4)系统,针对小球藻的光合活性和叶绿素质量浓度这2个生物量,重点考察了高压脉冲电场强度、脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性及样品电导率对小球藻处理效果的影响,在此基础上结合双荧光染色法和流式细胞仪研究了高压脉冲电场(PEF)对微藻细胞的穿孔破碎效果。研究发现高压脉冲电场强度和脉冲注入能量密度是影响高压脉冲电场处理效果的关键因素,而脉冲宽度、脉冲重复频率、电场极性对小球藻的处理效果影响不大。当电场强度从2.5 MV/m增加到5.0 MV/m时,20 m S/m电导率下的小球藻细胞破碎率从17.21%增加至83.29%;当脉冲注入能量密度从8.9 k J/L增加到149.52 k J/L时,4.5 MV/m电场强度作用下的小球藻细胞破碎率从9.78%提高到81.78%。; 张若兵傅贤寇梅如; 关键词：高压脉冲电场光合活性细胞破碎

气体绝缘开关设备电缆终端绝缘硅油老化问题试验研究被引量：14: 2015年; 气体绝缘开关设备（GIS）高压充油电缆终端绝缘硅油随运行时间的增加会逐渐老化,从而造成电缆终端的绝缘性能大大降低。为了进行硅油老化状态的判定,首先研究了热老化对硅油电气性能的影响,然后采用针板电极对硅油进行了放电老化试验,通过不同放电形式下击穿电压、介质损耗角正切（简称介损值）、体积电阻率等电气参数的变化规律以及MALDI-TOF质谱分析的结果来评价硅油的老化状态。综合以上分析,证明了单纯的热老化对硅油电气性能的影响较小且非常缓慢,并且初步形成了硅油老化状态的评价标准：若击穿电压U≥40 kV,介损值tanδ≤0.6%,体积电阻率ρ≥5×1012Ω·m,质谱分析表明没有明显低分子量聚硅氧烷生成,则硅油处于轻微老化状态;若击穿电压U为30~35 kV,介损值tanδ为1%~1.5%,体积电阻率ρ为1011~1012Ω·m,质谱分析表明分子量在1 400~2 400范围内时出现稳定间隔吸收峰,则硅油处于中度老化状态;若击穿电压U≤25 kV,介损值tanδ≥5%,体积电阻率ρ≤1010Ω·m,质谱分析表明分子量在550~750甚至更低范围内时出现稳定间隔吸收峰,则硅油处于严重老化状态。; 张若兵辛鸿帅郭国化; 关键词：电缆终端热老化击穿电压体积电阻率介质损耗角正切

基于阻尼系数的PEF系统输出方波波形特性影响因素: 2018年; 高压脉冲电场技术是一种新型的非热食品加工处理技术,其对输出脉冲参数有着严格的要求。基于IEEE脉冲变压器等值参数模型,研究了双极性脉冲方波脉冲电场技术（PEF）系统的阻尼系数与脉冲输出方波波形特性的关系,重点考察了负载阻抗、回路寄生参数等对系统阻尼系数的影响。理论和试验研究发现：负载阻抗越小,系统阻尼系数越大,脉冲上升时间越大;回路寄生参数影响系统上升阶段阻尼系数σrsys,输出方波上升时间增大;箝位式RCD缓冲吸收电路改变了系统分布参数能量释放通道,系统下降阶段阻尼系数σfsys减小,输出方波下降时间增大。由此可见,系统阻尼系数对PEF系统输出方波波形特性有着重要的影响,因而对于PEF系统输出方波波形优化,需基于系统阻尼系数综合考虑波形特性影响因素的作用。; 张若兵刘怀宇张星董广奇; 关键词：PEF 脉冲变压器阻尼系数波形特性

方波 PEF 处理中负载失匹情况下波形的优化被引量：6: 2014年; 为了解决脉冲方波PEF处理中由于负载与脉冲电源不匹配导致的波形严重畸变的问题,在已有工作的基础上,提出了基于波形优化网络的重塑方波的优化方案。该波形优化网络由电容和磁开关构成,通过理论分析,确定了优化网络中各个元件的参数。模拟仿真和实验表明:在负载严重失匹的情况下,加入波形优化网络,将波形由近似三角波转化成了较理想的方波,其脉冲上升时间减少到200 ns左右,同时方波的平顶部分也得到显著的改善;但优化后的脉冲宽度明显减小,实际应用中还应对脉宽予以补偿。; 肖健夫张若兵陈杰王黎明; 关键词：高压脉冲电场方波波形优化磁开关脉冲变压器

高压脉冲电场处理过程中样品特性对处理室电气击穿规律的影响被引量：5: 2015年; 为研究高压脉冲电场(PEF)食品非热处理过程中处理室内部电气击穿问题,用蒸馏水和Na Cl水溶液为样品,重点研究了在平板、同场2种不同类型的处理室电气击穿过程中,当样品电导率分别为97、211、299μS/cm以及溶氧密度分别为7.19、8.84、9.80 mg/L时处理室内部的放电情况。研究结果表明:处理室内产生气泡的面积和数量决定了处理室放电情况;随着液体电导率增加和空气含量(溶氧密度)增大,处理室内部发生电气击穿的几率均有所提高。为减少PEF长期工作时的放电活动,建议保持处理室平均电场强度<40 kV/cm,同时在PEF处理单元前加入脱气装置。; 陈杰刘洋周志成张若兵傅贤; 关键词：高压脉冲电场电导率气泡

采用高压脉冲电场技术的食品处理装置电极设备电化学腐蚀被引量：14: 2014年; 在用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)技术处理食品的过程中,脉冲电流通过电极-液体表面,引起电化学反应,导致电极腐蚀,从而影响到食品安全和设备运行。利用加速腐蚀实验研究了高压脉冲电场作用下的电极腐蚀规律,重点考察了不同电压幅值、脉宽和溶液电导率对电极腐蚀的影响;测试了溶液中电极材料钛离子质量浓度,以定量表征电极腐蚀程度;得到了腐蚀速度随时间的变化关系曲线。结果表明:PEF作用下电极腐蚀特性可以用传统电路模型来解释;随着电场强度由16.7 kV/cm逐步升至41.7 kV/cm、脉宽由5μs逐步升至20μs,溶液电导率由1μS/cm逐步升至600μS/cm,腐蚀会逐渐加剧,钛离子质量浓度分别由0.466μg/L至2.085μg/L、由0.4μg/L至4.855μg/L和由0.8μg/L至43.4μg/L依次上升;腐蚀由电极表面边缘倒角部分开始逐步向中心区域发展;腐蚀后电极在空气中放置氧化一段时间可使加电时腐蚀速度减慢。最后通过研究电极腐蚀规律提出了抑制或者减少腐蚀的措施。; 张若兵杜钢傅贤梁大鹏; 关键词：脉冲电场钛电极电化学反应

基于现场可编程门阵列的高压脉冲电场设备控制器研制被引量：3: 2015年; 为更加快速稳定有效地控制高压脉冲电场设备,提高设备的稳定性、可调性和易用性,研制了1套基于现场可编程门阵列（FPGA）的高压脉冲电场（PEF）设备控制器.控制器包括用于人机交互操作的工控计算机触摸屏终端、执行控制任务的FPGA控制器及其附属外围电路3部分.FPGA控制器采用Cyclone系列的高速处理芯片,附属电路包括触发信号电平转换、光电隔离部分以及电压电流反馈部分.控制器能够连续调节脉冲波形的频率、占空比,以及实现对于高压IGBT的触发和过流监控,控制脉冲电场的电压电流等功能.通过实验室测试证实,系统较好地实现了设计目标,研制出频率（10～104 Hz）、占空比（2～10μs）、电压（0～35kV）均可连续实时调节的高压脉冲电场发生器,同时其具有很强的扩展能力,能够配合新型脉冲发生器使用.; 张若兵张星刘怀宇陈致远; 关键词：食品处理脉冲电场现场可编程门阵列高频现场可编程门阵列控制器

陡前沿方波对金黄色葡萄球菌的杀灭效果被引量：14: 2014年; 为研究方波脉冲前沿陡度对高压脉冲电场技术(PEF)杀菌效果的影响,通过实验研究了前沿陡化的方波脉冲对金黄色葡萄球菌的杀灭效果。考察并比较了在不同电场强度、等效处理时间、电导率条件下,陡前沿方波和普通方波的杀菌效果。结果表明,脉冲电场的杀菌效果随着电场强度、溶液电导率、等效处理时间的增大而增强,且方波脉冲的上升时间对金葡菌的杀灭效果具有显著影响。上升时间为200 ns的脉冲电场处理后的细菌残存率比上升时间为2μs的脉冲电场的残存率大,且前者的温升比后者小。当杀菌效果相同时,陡前沿方波脉冲所需的等效处理时间比普通方波脉冲更短。此外,陡前沿方波脉冲杀菌效果的提升并非通过改变细胞形貌结构来实现,而是直接作用于细胞内部。; 张若兵梁大鹏郑南琛傅贤廖小军; 关键词：脉冲电场上升时间金黄色葡萄球菌方波脉冲扫描电子显微镜

电弧对GIS终端绝缘硅油介电性能及起始放电的影响被引量：3: 2018年; 电弧不仅损害绝缘硅油的介电性能,还会引起硅油局部温度的升高。探究电弧对硅油性能的影响具有十分重要意义,为此采用针板电极,系统研究了局部电弧对硅油介电性能和起始放电特性的影响规律。试验结果表明,油中持续的局部电弧放电,导致硅油长链分子断链重组,产生黑色油泥,硅油从无色逐渐变成棕色,直至变成黑褐色,黑色油泥随着电弧放电量的增加而增多;油泥生成后硅油的介电性能显著降低,表现为击穿电压和起始放电电压下降;电弧放电会增加硅油介质损耗角正切,体积电阻率,电弧放电量增加到1.98×10^（10） pC,介质损耗因数角tanδ从0.002%增加到1.3%,体积电阻率ρ从1.25×10^（13）？·m下降到7.8×10^（10）？·m,击穿电压从45.8 kV下降到16 kV,起始放电电压从24 kV下降到10 kV。; 张若兵郭国化邬钧姜雨泽邱治淳; 关键词：电弧放电量介电性能击穿电压油泥

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国家自然科学基金(51177082)

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