特種電源是普通電源無(wú)法取代的，在工業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療、國(guó)防和科研等方面具有廣泛應(yīng)用，且發(fā)展?jié)摿薮?，現(xiàn)僅介紹具有廣泛代表性的高壓電源、脈沖電源和加速器電源系統(tǒng)。

①雷達(dá)發(fā)射機(jī)用的高壓電源：在現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)射機(jī)中，用行波管(TWT)作為微波功率放大器件占有很大的比例,作為高功率部分,它的可靠性與技術(shù)指標(biāo)如何,對(duì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)乃至整個(gè)雷達(dá)有著直接的影響，而支撐著行波管的高壓電源(系統(tǒng))更顯得至為重要。雷達(dá)行波管用高壓開關(guān)電源，可采用全橋諧振PWM調(diào)制方式,大功率開關(guān)器件采用先進(jìn)的IGBT模塊及先進(jìn)可靠的驅(qū)動(dòng)電路，使得電源的整體性能良好，穩(wěn)定度好,并且具有各種保護(hù)功能。

②電子束焊機(jī)用大功率高壓電源：電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復(fù)性好及熱變形量小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、國(guó)防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業(yè)。電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發(fā)射電子，該電子在高壓靜電場(chǎng)的加速下通過(guò)電磁場(chǎng)的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束，用此電子束去轟擊工件，巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量，使焊接處工件熔化，形成熔池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的焊接。

③高壓脈沖電源：在雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備中，其發(fā)射部分一般都需要一高電壓、窄脈沖，不同重復(fù)頻率的強(qiáng)功率脈沖源，這種強(qiáng)功率脈沖源一般通過(guò)一個(gè)高壓電源將市電升為幾千伏至幾十千伏直流高壓，然后由一個(gè)調(diào)制器將直流高壓調(diào)制為所需脈寬及頻率的脈沖源以供發(fā)射管使用。高壓脈沖源主要由高壓電源及調(diào)制器組成，高壓電源采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，調(diào)制器采用半導(dǎo)體固態(tài)器件。

④在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，許多醫(yī)療設(shè)備都需要高壓電源或高壓脈沖電源、典型的如CT機(jī)、X射機(jī)光機(jī)等。介紹一種在神經(jīng)和精神疾病治療領(lǐng)域中高壓脈沖電源的應(yīng)用——經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)。

⑤大功率高壓脈沖電源在污水處理中的應(yīng)用：用大功率高壓電脈沖處理污水是利用在水中高電壓(30～50千伏)、大電流(幾十千安)脈沖放電產(chǎn)生的等離子體(自由基和紫外輻射)，及等離子體通道剛性條件下迅速膨脹產(chǎn)生的沖擊波對(duì)污水中有機(jī)化合物的等離子體物理及電化學(xué)的復(fù)雜作用，使其降解為二氧化碳、水等簡(jiǎn)單分子，達(dá)到處理污水的目的。

⑥高壓脈沖電源在食品殺菌中的應(yīng)用：高壓脈沖電源殺菌技術(shù)的應(yīng)用研究主要集中在液態(tài)食品(如飲料、牛奶等)的殺菌，經(jīng)高壓脈沖電場(chǎng)殺菌加工的飲料具有安全、風(fēng)味和口感近似新鮮飲料、營(yíng)養(yǎng)好的特點(diǎn)，故此技術(shù)對(duì)食品加工廠家具有極大的吸引力，具有良好的市場(chǎng)前景。

⑦高壓電源在(塑料薄膜)材料表面處理中的應(yīng)用:塑料薄膜已經(jīng)成為現(xiàn)代包裝工藝的主流材料，具有透明、防潮、氣密性好等突出優(yōu)點(diǎn)。但大部分塑料薄膜屬于非極性高分子材料，對(duì)油墨的親和性都比較差，而且在形成過(guò)程中加入的增塑劑、引發(fā)劑、殘留單體和降解物等低分子物質(zhì)很容易析出而匯集于材料表面形成無(wú)定性層，使塑料薄膜表面的潤(rùn)濕性能變差，所以在印刷前必須經(jīng)過(guò)處理。

⑧加速器電源系統(tǒng);電源系統(tǒng)是加速器中一個(gè)重要組成部分，其主要功能是和負(fù)載一起為加速器提供所需的磁場(chǎng)和電場(chǎng)。這個(gè)電源系統(tǒng)絕大多數(shù)是高精度線性電源，幾乎全部是直流穩(wěn)流和直流穩(wěn)壓電源。其基本結(jié)構(gòu)是開關(guān)電源和晶閘管相控電源。主要技術(shù)指標(biāo)(長(zhǎng)期電流穩(wěn)定度，電流紋波等)要求很高，二極鐵電源電流長(zhǎng)期穩(wěn)定度一般優(yōu)于2×10-4/8小時(shí)，四極鐵電源電流長(zhǎng)期穩(wěn)定度一般優(yōu)于5×10-4/8小時(shí)。

生產(chǎn)特種電源的廠商很多，例如國(guó)內(nèi)的有西安兆福電子有限公司，東陽(yáng)市大通電器廠，西安秦川特種電源有限公司，無(wú)錫特種電源設(shè)備廠，駱駝特種電源等，國(guó)外的有德國(guó)的Iseg公司，英國(guó)的HiTekPower公司，美國(guó)的GAMMA公司，美國(guó)的SpellmanHighVoltage公司等。

特種電源一般是為特殊負(fù)載或場(chǎng)合要求而設(shè)計(jì)的，它的應(yīng)用十分廣泛。主要有：電鍍電解、陽(yáng)極氧化、感應(yīng)加熱、醫(yī)療設(shè)備、電力操作、電力試驗(yàn)、環(huán)保除塵、空氣凈化、食品滅菌、激光紅外、光電顯示等。而在國(guó)防及軍事上，特種電源更有普通電源不可取代的用途，主要用于：雷達(dá)導(dǎo)航、高能物理、等離子體物理及核技術(shù)研究等。

可見特種電源就是運(yùn)用電力電子技術(shù)及一些特殊手段，將發(fā)電廠或蓄電池輸出的一次電能，變換成能滿足對(duì)電能形式特殊需要的場(chǎng)合要求而設(shè)計(jì)的電源。

電磁探測(cè)特種電源瞬變電磁法基本原理

電磁探測(cè)技術(shù)是地球物理勘探技術(shù)的一大種類，從場(chǎng)源的形式，分為人工場(chǎng)源和天然場(chǎng)源；從場(chǎng)源的性質(zhì)，分為電耦源和磁耦源兩類；按響應(yīng)的性質(zhì)，分為頻域電磁法和時(shí)間域電磁法。

瞬變電磁法（TransientElectroMagnetic，簡(jiǎn)稱TEM），或稱時(shí)間域電磁法（Timedomainelectromagnetic，簡(jiǎn)稱TDEM），是一種利用電磁法原理進(jìn)行地質(zhì)勘探的先進(jìn)技術(shù)。以接地導(dǎo)線通以脈沖電流為激勵(lì)場(chǎng)源，稱電耦源瞬變電磁法；以不接地導(dǎo)線通以脈沖電流為激勵(lì)場(chǎng)源，稱磁耦源瞬變電磁法。TEM最早由Ward于1938年提出，50年代，原蘇聯(lián)提出了遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)建場(chǎng)法，1962年，加拿大Barringer公司的INPUT系統(tǒng)投入使用。此后，國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家,不斷推出智能化瞬變電磁儀。

磁耦源瞬變電磁法工作模式分同點(diǎn)裝置、偶極裝置和大定回線裝置三種。圖1為大定回線裝置系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。

系統(tǒng)各部分作用如下：

發(fā)射機(jī)系統(tǒng)：由電池組、瞬變電磁發(fā)射機(jī)、發(fā)射線圈、GPS同步控制器組成，用于產(chǎn)生激勵(lì)電流波形，負(fù)載為發(fā)射線圈。激勵(lì)電流有雙極性電流脈沖、三角波和半正弦波幾種。但最常用的是雙極性電流脈沖，發(fā)射波形頻率在0.0625~32Hz之間，發(fā)射功率為數(shù)百瓦~數(shù)十千瓦，發(fā)射電流為幾安培至上百安培，發(fā)射時(shí)序由GPS同步控制器產(chǎn)生。

接收機(jī)系統(tǒng)：由瞬變電磁信號(hào)接收機(jī)、接收線圈、GPS同步控制器組成。接收地質(zhì)體的感應(yīng)信號(hào)，傳感器為接收線圈、有源磁探頭或高溫超導(dǎo)量子干涉儀，接收由GPS同步控制器控制。

GPS同步控制器：用于協(xié)調(diào)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的時(shí)序（在同點(diǎn)裝置或小回線應(yīng)用時(shí)也可采用電纜同步）。

在大定回線裝置系統(tǒng)中，為了提高工作效率，多套接收系統(tǒng)可以同時(shí)同步工作。

電磁探測(cè)特種電源瞬變電磁法發(fā)射技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題

實(shí)際的發(fā)射機(jī)不可能做到理想的階躍電流激勵(lì)，存在關(guān)斷延時(shí)，在電流下降沿期間，存在一次場(chǎng)和二磁場(chǎng)的混疊。為了提高淺層探測(cè)能力，應(yīng)縮短發(fā)射機(jī)的關(guān)斷延時(shí)，將數(shù)據(jù)采集起始時(shí)刻盡量前移。另外，發(fā)射機(jī)還存在開關(guān)噪聲、下降沿波形無(wú)規(guī)律、受負(fù)載變化影響等問(wèn)題。

①發(fā)射電流波形類型

瞬變電磁法的激勵(lì)場(chǎng)源分單極性和雙極性電流脈沖兩類。產(chǎn)生單極性電流脈沖的原理近似于照相機(jī)閃光燈原理，利用電容存儲(chǔ)高能量，在瞬間釋放，可產(chǎn)生高達(dá)100A的放電電流，這種技術(shù)也叫能量壓縮技術(shù)。

單極性場(chǎng)源產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)，儀器節(jié)能、低損耗，但存在明顯缺點(diǎn)：由于脈沖很窄，上升沿和下降沿產(chǎn)生的電磁響應(yīng)混迭在一起，上升沿的影響不能忽略；設(shè)計(jì)加速電流下降和改善下降沿波形的電感能量釋放回路很困難；對(duì)于雙極性激勵(lì)，可采用正向、負(fù)向響應(yīng)相減的辦法，消除運(yùn)算放大器零點(diǎn)，但單極性激勵(lì)無(wú)法采用這種技術(shù)。因此，目前的TEM系統(tǒng)一般采用雙極性場(chǎng)源。

②關(guān)斷延時(shí)對(duì)TEM響應(yīng)的影響

關(guān)斷延時(shí)越小，諧波分量越豐富，對(duì)探測(cè)淺部信息越有利，淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的響應(yīng)衰減較快，反映在TEM接收信號(hào)早期，深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的響應(yīng)衰減較慢，反映在TEM接收信號(hào)晚期。

③電流下降沿波形形狀影響

由于負(fù)載呈感性，電流一般呈指數(shù)上升，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)；在電流下降沿，由于不同發(fā)射機(jī)的電感能量泄放回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，下降沿形狀變化較多，較普遍的是呈指數(shù)規(guī)律下降，也可能是線性或其他函數(shù)。電流下降沿波形與電感能量釋放網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)載電感量、負(fù)載電阻、發(fā)射電流、器件參數(shù)有關(guān)。電子開關(guān)的極間電容產(chǎn)生振蕩、二極管的恢復(fù)時(shí)間會(huì)造成電流過(guò)沖、IGBT拖尾電流使波形畸變、非理想的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都會(huì)造成電流波形失真。

④發(fā)射電流大小

大的發(fā)射電流有利于增強(qiáng)信噪比，并增強(qiáng)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)，因此，總是希望發(fā)射電流越大越好。目前，雙極性脈沖電流一般在50A以內(nèi)。