高溫超導(dǎo)脈沖功率應(yīng)用電磁特性的基礎(chǔ)研究.pdf

1、大功率脈沖技術(shù)作為高新、尖端技術(shù)日益受到重視，在新概念武器及未來高速運(yùn)載工具方面，具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诿}沖功率技術(shù)中，儲能磁體、脈沖變壓器、乃至脈沖成形回路中的開關(guān)、各類電感、線圈、傳輸線等，均是超導(dǎo)技術(shù)潛在的應(yīng)用目標(biāo)。本文針對Bi-2223/Ag高溫超導(dǎo)材料在脈沖功率環(huán)境下的電磁特性、以及基于高溫超導(dǎo)磁儲能的脈沖功率成形技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)對脈沖過電流的承載特性，明確了高溫超導(dǎo)磁儲能脈沖功率技術(shù)的關(guān)鍵性問題。獲得的研究

2、結(jié)果對高溫超導(dǎo)電力技術(shù)也具有重要的基礎(chǔ)意義。 論文對高溫超導(dǎo)材料分別在直流、工頻交流、振蕩電流、脈沖電流作用下的失超與超導(dǎo)恢復(fù)特性進(jìn)行了大量的實驗研究，同時，應(yīng)用傳熱學(xué)原理和有限元差分法對高溫超導(dǎo)帶材在各種形態(tài)過電流下失超后的傳播過程以及恢復(fù)過程進(jìn)行理論分析與仿真研究，通過比較高溫超導(dǎo)材料在不同形態(tài)電流作用下失超后的常態(tài)電阻的發(fā)展特點(diǎn)和超導(dǎo)恢復(fù)性能，發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)材料在不同形態(tài)電流波形下的失超和超導(dǎo)恢復(fù)特性與過電流的幅值、頻率、

3、持續(xù)時間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；提出了失超發(fā)展的理論模型：失超發(fā)展與常態(tài)電阻產(chǎn)生的熱量變化率、液氮冷卻帶走的熱量損失率有關(guān)；得出了高溫超導(dǎo)材料對短時交流和脈沖過電流具有一定的過載能力的結(jié)論。通過對高溫超導(dǎo)線圈在工頻交流過電流下的失超實驗研究，發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)線圈在交流過電流下電流和失超后線圈電壓的相位變化關(guān)系，提出了基于相位變化的超導(dǎo)線圈在交流下的失超判斷方法，為超導(dǎo)裝置在交流下的失超檢測與保護(hù)提供了新的技術(shù)途徑。在基本掌握超導(dǎo)帶材、線餅電磁特性的基礎(chǔ)上

4、，研制了小型高溫超導(dǎo)脈沖實驗磁體，進(jìn)行了磁體電氣特性試驗。通過應(yīng)用MATLAB的Simulink軟件仿真研究高溫超導(dǎo)磁儲能脈沖成形的方法，明確了技術(shù)關(guān)鍵，然后設(shè)計了脈沖成形回路，進(jìn)行了基于高溫超導(dǎo)磁儲能的脈沖成形放電實驗研究，提出了通過改變磁體放電回路接線方式和放電回路磁體參數(shù)的方法來實現(xiàn)脈沖成形的技術(shù)方案，獲得了較好的負(fù)載脈沖波形。在全文研究的基礎(chǔ)上，提出了高溫超導(dǎo)脈沖功率應(yīng)用設(shè)計的基本原則。為進(jìn)一步研究將高溫超導(dǎo)應(yīng)用于脈沖功率技術(shù)奠