基于蓄電池電源的高穩(wěn)定度平頂長脈沖磁場控制裝置研究.pdf

1、當前很多前沿科學研究如NMR，MRI等對磁場強度和磁場穩(wěn)定度的要求越來越高，而穩(wěn)態(tài)強磁場因為投資，功耗及散熱等問題限制了磁場強度的提高。因此脈沖平頂磁場成了研究和發(fā)展的新方向。國家脈沖強磁場科學中心（籌）研制了基于蓄電池電源系統(tǒng)的高穩(wěn)定度脈沖平頂磁場控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)極高磁場穩(wěn)定度的脈沖平頂磁場。
　　本文對蓄電池電源系統(tǒng)的放電特性及旁路分流實現(xiàn)脈沖平頂磁場的方案進行分析，完成對高穩(wěn)定度脈沖平頂磁場控制裝置（基于IGBT-PWM控

2、制的無源旁路裝置）的方案設(shè)計及實現(xiàn)。詳細闡述高穩(wěn)定度脈沖平頂磁場裝置的工作原理并脈沖平頂磁場電源系統(tǒng)建模分析，根據(jù)仿真結(jié)果進行元器件的參數(shù)設(shè)計和元件選型，對裝置的控制系統(tǒng)和控制策略進行分析，完成裝置的搭建和調(diào)試。
　　對搭建的高穩(wěn)定度脈沖平頂磁場控制裝置進行各種實驗調(diào)試研究，包括單支路IGBT模塊的測試實驗，每個支路都完成檢測并滿足設(shè)計要求；旁路裝置開環(huán)時系統(tǒng)放電調(diào)試，檢測裝置在固定占空比和模擬PI可變占空比條件下能否正常工作，探

3、索最可靠的控制策略；最后進行裝置閉環(huán)放電調(diào)試，實現(xiàn)不同磁場強度的多種脈沖平頂磁場，并進行脈沖平頂磁場重復(fù)性和可靠性測試。經(jīng)過實驗調(diào)試研究，高穩(wěn)定度脈沖平頂磁場裝置能夠穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)脈沖平頂磁場，目前實現(xiàn)最高穩(wěn)定度100ppm的脈沖平頂磁場，以及最高磁場強度25.6T的平頂磁場。
　　對裝置研制和調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的主回路晶閘管直流開關(guān)關(guān)斷尖峰電壓問題進行大量實驗分析，最終通過在主晶閘管開關(guān)并聯(lián)RCD支路，有效地限制了尖峰電壓，確保系統(tǒng)