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1、脈沖功率技術(shù)作為一門(mén)新興學(xué)科不僅在國(guó)防科研和高新技術(shù)領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用,還越來(lái)越多地用于工業(yè)和民用部門(mén),具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。超?dǎo)儲(chǔ)能脈沖功率技術(shù)是超導(dǎo)技術(shù)和脈沖功率技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門(mén)新技術(shù),利用超導(dǎo)電感儲(chǔ)能不僅可以實(shí)現(xiàn)能量的高密度存儲(chǔ),還具有儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng),無(wú)損耗,體積小,重量輕等優(yōu)勢(shì),這對(duì)實(shí)現(xiàn)小型化、實(shí)用化和集成化等未來(lái)發(fā)展要求具有重要的研究意義。
作為超導(dǎo)儲(chǔ)能脈沖功率系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一,超導(dǎo)脈沖變壓器能夠減少超導(dǎo)儲(chǔ)
2、能磁體的并聯(lián)模塊數(shù)量,提升脈沖電流峰值,對(duì)降低系統(tǒng)規(guī)模和成本起到很重要的作用。本文在理論分析和仿真建模的基礎(chǔ)上,研制了一臺(tái)螺線管式超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器,并分別闡述了環(huán)氧樹(shù)脂骨架、副邊常導(dǎo)繞組、原邊超導(dǎo)繞組和電流引線的具體設(shè)計(jì)過(guò)程。在超導(dǎo)常導(dǎo)脈沖變壓器靜態(tài)參數(shù)測(cè)量基礎(chǔ)上,本課題組利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件完成了脈沖變壓器動(dòng)態(tài)性能測(cè)試,脈沖沖擊測(cè)試結(jié)果有效地驗(yàn)證了超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和脈沖放電電路的可行性。接著,在分析傳統(tǒng)放電模式斷路開(kāi)
3、關(guān)動(dòng)作瞬間電壓高、電流變化率慢、系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率低等缺陷基礎(chǔ)上,本課題組提出了三種中間轉(zhuǎn)換電路,包括線性電阻、非線性電阻和電容轉(zhuǎn)換電路。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)研究,三種中間轉(zhuǎn)換電路均能有效抑制斷路開(kāi)關(guān)動(dòng)作瞬間產(chǎn)生的高電壓和提升整個(gè)脈沖功率系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。
最后,針對(duì)超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本課題組提出了兩種基于超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器的自耦式脈沖功率電源模式:利用電容器轉(zhuǎn)換的自耦式脈沖功率電源模式和基于非線性電阻的自耦
4、式脈沖功率電源模式。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種基于超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器的放電模式是可行的,不僅能產(chǎn)生高峰值的脈沖電流,還能降低斷路開(kāi)關(guān)的耐壓要求、大幅提升能量轉(zhuǎn)換效率。此外,在超導(dǎo)儲(chǔ)能脈沖功率系統(tǒng)具體運(yùn)行過(guò)程中,超導(dǎo)常導(dǎo)混合脈沖變壓器作為關(guān)鍵器件實(shí)現(xiàn)了完整意義上的儲(chǔ)能-放電一體化,具有體積小、損耗低、效率高和斷路開(kāi)關(guān)要求低等特點(diǎn),符合脈沖電源裝置小型化、集成化和實(shí)用化的發(fā)展趨勢(shì),為今后實(shí)現(xiàn)大電流等級(jí)的超導(dǎo)儲(chǔ)能脈沖功率系統(tǒng)奠定了有效的理論
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