本文關(guān)鍵詞：高溫超導(dǎo)磁儲能脈沖功率電源系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 超導(dǎo)脈沖功率 高溫超導(dǎo) 脈沖變壓器 脈沖成形 液氮冷卻

【摘要】：脈沖功率技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的新興技術(shù)學(xué)科,在國防、工業(yè)以及民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是,目前制約其發(fā)展的主要因素是裝置的儲能密度過低、缺乏合適的高功率開關(guān)以及輸出頻率過低。超導(dǎo)脈沖功率技術(shù)是利用超導(dǎo)電感儲能高密度無損儲能的優(yōu)勢,達(dá)到脈沖功率裝置小型化、實用化和集成化的要求。但是作為電感儲能脈沖功率電源,仍然需要改進(jìn)放電模式、斷路開關(guān)及保護(hù)電路來提高系統(tǒng)性能。本論文以電磁推進(jìn)用脈沖功率電源為設(shè)計目標(biāo),針對傳統(tǒng)放電模式的弊端,提出了兩種超導(dǎo)磁儲能脈沖放電電路,設(shè)計了超導(dǎo)儲能脈沖變壓器,對系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)脈沖放電實驗。論文首先理論分析了電容儲能和超導(dǎo)儲能推動電磁推進(jìn)負(fù)載的效果,發(fā)現(xiàn)兩種儲能模式下直接帶動軌道型推進(jìn)裝置的理論可行性及能量損耗與電路的關(guān)系。利用儲能脈沖變壓器升流模式可以克服電感直接推動負(fù)載的低效率、模塊眾多以及與負(fù)載不匹配的問題。然后,分析了低溫超導(dǎo)儲能脈沖變壓器型放電模式的放電機(jī)理,并引入了高溫超導(dǎo)儲能脈沖變壓器型放電電源。針對其斷路開關(guān)過電壓的問題,采用中間轉(zhuǎn)換電路提高電源的性能,仿真研究了電阻性電阻轉(zhuǎn)換電路和電容性轉(zhuǎn)換電路對斷路開關(guān)過電壓保護(hù)、脈沖輸出波形以及能量傳遞效率的影響。然后,提出了超導(dǎo)電感電容混合儲能脈沖功率放電模式,并將其作為軌道型電磁推進(jìn)負(fù)載的電源,這種放電模式下電感和電容共用一個初始電源,在提高儲能容量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限制了斷路開關(guān)電壓峰值,并且引入了能量回收機(jī)制,理論和仿真結(jié)果表明,混合儲能脈沖放電模式將超導(dǎo)電感儲能和電容儲能有效結(jié)合在一起,達(dá)到了高速率和低斷路開關(guān)峰值電壓的目的。為了驗證混合儲能脈沖放電模式的可行性,設(shè)計了小型超導(dǎo)儲能脈沖變壓器,并比較了兩種連接方式下的性能,實驗結(jié)果有力的證明了新型放電模式的可行性及設(shè)計原則。最后,為了減輕多模塊超導(dǎo)脈沖變壓器并聯(lián)運(yùn)行的設(shè)計復(fù)雜度,結(jié)合低溫IGBT和ZnO壓敏電阻技術(shù),提出了全低溫多模塊超導(dǎo)儲能變壓器型脈沖功率電源,并就器件的低溫電氣特性以及失超保護(hù)電路進(jìn)行了實驗和理論分析。接著在理論分析的基礎(chǔ)上設(shè)計了全低溫耦合雙模塊超導(dǎo)儲能變壓器型脈沖功率電源,在理論研究的基礎(chǔ)上建立了基于Simplorer和Maxwell的聯(lián)合仿真模型,并對超導(dǎo)脈沖變壓器中原副邊并聯(lián)繞組的環(huán)流問題進(jìn)行了研究,提出了相關(guān)抑制措施。該電源由上下相互耦合的超導(dǎo)儲能脈沖變壓器模塊組成,采用串聯(lián)充電-并聯(lián)放電技術(shù),在80A的初始儲能電流下,在負(fù)載上得到了5.42kA的脈沖電流。
【關(guān)鍵詞】：超導(dǎo)脈沖功率 高溫超導(dǎo) 脈沖變壓器 脈沖成形 液氮冷卻
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 論文研究的目的和意義11-12
• 1.2 超導(dǎo)及超導(dǎo)脈沖功率技術(shù)研究12-17
• 1.2.1 超導(dǎo)材料及超導(dǎo)電性12-14
• 1.2.2 超導(dǎo)脈沖功率技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 相關(guān)低溫電力器件研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的工作與章節(jié)安排17-18
• 第2章 超導(dǎo)電感儲能脈沖功率電源放電模式研究18-28
• 2.1 電磁推進(jìn)原理及儲能比較18-23
• 2.1.1 軌道型電磁推進(jìn)原理18-20
• 2.1.2 電源儲能比較20-23
• 2.2 基于中間轉(zhuǎn)換電路的超導(dǎo)儲能脈沖變壓器放電模式研究23-27
• 2.2.1 轉(zhuǎn)換電路原理分析24-26
• 2.2.2 仿真分析26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 新型超導(dǎo)電感電容混合儲能脈沖功率電源28-48
• 3.1 超導(dǎo)電感電容混合儲能脈沖功率電源28-36
• 3.1.1 放電原理29-31
• 3.1.2 系統(tǒng)參數(shù)對輸出特性的影響31-36
• 3.2 高溫超導(dǎo)儲能脈沖變壓器設(shè)計36-43
• 3.2.1 超導(dǎo)脈沖變壓器原副邊繞組37-39
• 3.2.2 不同連接方式的比較39-43
• 3.3 實驗研究43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 全低溫多模塊超導(dǎo)儲能變壓器型脈沖功率電源48-57
• 4.1 全低溫脈沖電源引入及基礎(chǔ)研究48-54
• 4.1.1 液氮溫區(qū)下IGBT的電氣特性研究50-53
• 4.1.2 液氮溫區(qū)下ZnO的超導(dǎo)磁體穩(wěn)壓特性研究53-54
• 4.2 超導(dǎo)繞組失超保護(hù)54-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 基于Simplorer和Maxwell的雙模塊超導(dǎo)儲能脈沖功率電源仿真與實驗57-67
• 5.1 雙模塊超導(dǎo)儲能變壓器結(jié)構(gòu)參數(shù)57-60
• 5.1.1 電路原理57-58
• 5.1.2 系統(tǒng)效率分析58-59
• 5.1.3 電路構(gòu)成59-60
• 5.2 基于Simplorer和Maxwell的聯(lián)合仿真模型60-64
• 5.2.1 軟件介紹及仿真設(shè)置61-63
• 5.2.2 環(huán)流原因及抑制措施63-64
• 5.3 實驗研究64-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 龔李偉;文遠(yuǎn)芳;劉興發(fā);周挺;魏斌;;MOV在不同介質(zhì)中的雷電沖擊特性[J];高電壓技術(shù);2008年01期

2 王興貴;李慶玲;李效珍;梁志鈺;;氧化鋅避雷器應(yīng)用研究[J];高壓電器;2008年02期

3 李興群;張明;劉明海;常江;鄧珊;邱勝順;;脈沖大電流系統(tǒng)空芯變壓器設(shè)計[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年09期

4 戴銀明;王秋良;王厚生;宋守森;趙保志;雷源忠;陳順中;白曄;李會東;鮑慶;;高電流密度超導(dǎo)儲能磁體的研制[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2009年09期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周羽生;高溫超導(dǎo)脈沖功率應(yīng)用電磁特性的基礎(chǔ)研究[D];華中科技大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 崔鵬;新型電磁發(fā)射技術(shù)的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

，

本文編號：587191