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《北京理工大学》 2016年
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基于超导储能电感的脉冲放电系统的研究

王帅兵  
【摘要】:随着科技的发展,脉冲功率技术有着越来越广泛的应用,诸如电磁轨道炮、高能激光武器、电磁弹射等应用对脉冲放电系统的要求也在不断提高。具有高功率密度、高储能密度的超导磁储能系统应用于脉冲功率技术中具有独特的优势。本论文对基于超导储能的脉冲放电系统中的一些关键技术进行了研究,包括脉冲成形电路、超导磁体的优化设计等技术以及脉冲放电系统的应用与实用化。本文根据实际脉冲负载的需求提出了一种基于超导电感储能的电流型脉冲成形拓扑,并设计了应用电路,该放电电路可以实现充电、储能、放电、终止放电、剩余能量回收五种工作模态。相较于传统的脉冲成形电路,增加的终止放电模态对于一些可能需要提前终止放电的脉冲负载具有重要意义,增加的能量回收模态可以降低系统的能量损耗率。然后结合电磁轨道炮对上述电路进行了仿真,仿真证明本文设计的脉冲成形电路能够应用于轨道炮,而且终止放电模态和剩余能量回收模态对于炮口消弧和减小能量损耗具有积极的作用。为满足大容量脉冲放电系统的技术要求与实用需求,还提出了多模块并联同步、异步放电模式。此外由于超导体的特殊性与其昂贵的价格,有必要对中间储能装置超导磁体进行优化设计,借助Ansys有限元工具进行了储能量10kJ的超导磁体的优化设计。最后,搭建了超导储能脉冲放电系统实验平台,采用IGBT作为脉冲成形电路的开关管,采用DSP作为系统的控制核心。实验实现了设计的模态,并且实现了脉冲电流的输出,实现了终止放电过程,而且通过对剩余能量进行回收降低了系统的能量损耗率。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ866

【参考文献】
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