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超导储能功率脉冲电源中脉冲变压器的研制

高压电器 2011年第2期47卷 84-87页

作者：陈天腾李海涛董亮王豫西南交通大学电气工程学院成都610031

利用脉冲变压器模式的超导储能功率脉冲电源能有效地提升输出电流,针对这种模式,笔者重点介绍了降压升流型脉冲变压器的一种设计方法。文中先建立了脉冲变压器的等效电路模型,给出了脉冲变压器的技术要求和结构参数设计。通过理论分析... 详细信息

利用脉冲变压器模式的超导储能功率脉冲电源能有效地提升输出电流,针对这种模式,笔者重点介绍了降压升流型脉冲变压器的一种设计方法。文中先建立了脉冲变压器的等效电路模型,给出了脉冲变压器的技术要求和结构参数设计。通过理论分析和参数计算研制了一台脉冲变压器,对研制好的脉冲变压器进行仿真和实验测试,结果表明:实验输出波形与仿真波形基本一致,脉冲变压器的设计满足指标要求。

关键词：电感储能功率脉冲电源放电脉冲变压器

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变磁超导断路开关谐振充电功率脉冲电源研究

变磁超导断路开关谐振充电功率脉冲电源研究

作者：赵宪宁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电感有比电容高得多的储能密度,发展电感式功率脉冲电源有着诱人的前景,断路开关、快速充电、提高效率是这类电源技术的发展的三大瓶颈。采用超导技术可有效提高电源的效率,与超导电感储能电源一体化的断路开关、断路开关的快速性及大... 详细信息

电感有比电容高得多的储能密度,发展电感式功率脉冲电源有着诱人的前景,断路开关、快速充电、提高效率是这类电源技术的发展的三大瓶颈。采用超导技术可有效提高电源的效率,与超导电感储能电源一体化的断路开关、断路开关的快速性及大阻抗变化特性、相关的材料技术和电源整体技术的发展完善,都是亟待解决的课题。本文依据高温超导材料的特性和发展现状指出传统变阻式超导断路开关的局限性,设计了一种基于迈斯纳效应的激光触发变磁超导断路开关,文中首先进行它的结构设计,说明其基于迈斯纳效应的工作原理及进行影响断路性能的因素分析。之后对超导薄膜失超前后开关内磁场分布进行有限元仿真分析,并动态地模拟了耦合电感次级所获得的脉冲电流输出。文中设计了一种电容电感储能转换、高压脉冲变压器输出的电感式功率脉冲电源,以固态开关模拟超导开关,在脉冲变压器初级电流最大时断路,实现脉冲压缩。为了提高电源的重复频率,设计了LCC逆变充电器,借助充电电容等效为电压源的方法分析逆变器的工作原理,并给出器件选取原则和参数计算方法;接着分析了电容充电和向脉冲变压器放电的过程,说明放电电流最大时断路获取负载侧陡前沿高压窄脉冲的工作过程,并对变负载输出特性进行了分析;文中还设计和仿真分析了降压式的末级输出电路,以获取陡前沿大电流窄脉冲输出,满足电流放电效应的应用需求。整体硬件设计以PIC18F458为主控制器,以专用电路驱动IGBT逆变开关和后级断路开关,选取磁芯进行谐振电感和脉冲变压器设计,按控制器、LCC谐振逆变、电容充电和向变压器放电、末级脉冲输出、辅助电源电路等进行模块化结构设计和PCB加工。根据电源各环节的协调工作要求设计软件流程、编制控制程序。最后进行电源系统实验分析,分别进行了高压和大电流脉冲产生实验,并分析隔离二极管在消除输出负向预脉冲中的作用。课题研究成果是实现激光触发变磁超导断路开关装置的具体实施和实验所必需的前期工作,所研制的LCC逆变充电紧凑型功率脉冲电源在新兴工业领域的小型化应用中前景可期。

关键词：功率脉冲电源超导断路开关 LCC谐振变换器有限元分析

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一种LCC逆变充电混合储能脉冲功率电源

高压电器 2009年第5期45卷 48-53页

作者：王晓明赵宪宁哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江哈尔滨150001

为了获取万伏以上的高压窄脉冲输出,设计了一种采用高压脉冲变压器混合储能脉冲功率电源,同时为了提高电源的重复频率,设计了LCC逆变充电器。省去中间的高频变压器,电源采用逆变输出直接整流对初级储能电容充电的拓扑结构,文中首先通过... 详细信息

为了获取万伏以上的高压窄脉冲输出,设计了一种采用高压脉冲变压器混合储能脉冲功率电源,同时为了提高电源的重复频率,设计了LCC逆变充电器。省去中间的高频变压器,电源采用逆变输出直接整流对初级储能电容充电的拓扑结构,文中首先通过充电电容等效为电压源的方法分析逆变器的工作原理,并给出参数选取原则和计算方法。接着分析了电容充电及向脉冲变压器电感放电的过程,说明了在放电电流最大时断路可在负载侧获取高压窄脉冲。电源实验表明,按所选取的参数,电源可实现前沿1.0μs幅值30 kV脉宽1.5μs(90%幅值)的高压脉冲输出,重复工作频率可达2.5 kHz以上,也可实现前沿8 ns幅值4 800 A的脉冲电流输出,充电器实现了对初级电容的快速充电。该电源结构较简单、成本较低,容易做成紧凑一体化的结构,可作为废气处理电源或其他需要数万伏高压窄脉冲工作的场合。

关键词：功率脉冲电源 LCC谐振重复频率 Pspice仿真

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LCC谐振充电IGBT开关Marx发生器

电工技术学报 2007年第7期22卷 87-92页

作者：王晓明侯召政方辉孙兆冲哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

为满足Marx发生器的充放电脉冲工作要求,提出采用恒导通时间-恒频率控制策略的LCC串并联谐振变换器作为IGBT开关Marx发生器的充电电源。利用Pspice软件和等效模型模态方法对断续模式工作的LCC变换器实现软开关的原理进行分析,给出设计... 详细信息

为满足Marx发生器的充放电脉冲工作要求,提出采用恒导通时间-恒频率控制策略的LCC串并联谐振变换器作为IGBT开关Marx发生器的充电电源。利用Pspice软件和等效模型模态方法对断续模式工作的LCC变换器实现软开关的原理进行分析,给出设计原则。仿真结果表明变换器能够以较高效率满足Marx发生器从短路到开路的宽范围变动工作特性的充电要求,实现高达1kHz重复频率变频变脉宽稳定运行。所提出的方法为研发制造紧凑型一体化高重复频率Marx发生器式功率脉冲电源开辟了一条新路。

关键词： LCC谐振 Marx发生器功率脉冲电源重复频率

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Marx发生器LCC谐振充电工作仿真分析

计算机仿真 2008年第6期25卷 232-236页

作者：王晓明侯召政方辉孙兆冲哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

为满足Marx发生器的充放电脉冲工作要求,提出采用恒导通时间-恒频率控制策略的LCC串并联谐振变换器作为IGBT开关Marx发生器的充电电源。利用Pspice软件和等效模型模态方法对断续模式工作的LCC变换器实现软开关的原理进行分析,给出设计原则。仿真结果表明变换器能够以较高效率满足Marx发生器从短路到开路的宽范围变动工作特性的充电要求,实现高达1KHz重复频率变频变脉宽稳定运行。所提出的方法为研发制造紧凑型一体化高重复频率Marx发生器式功率脉冲电源开辟了一条新路。

关键词：串并联谐振马克斯发生器功率脉冲电源仿真