脈沖強磁場電源系統(tǒng)設計及實現(xiàn).pdf

1、強磁場作為一種基礎研究的重要極端條件,在凝聚態(tài)物理、材料科學等研究領域發(fā)揮著不可替代的作用。作為獲得高場強磁場有效方法的脈沖強磁場實驗裝置,在全世界范圍內受到廣泛關注和大力發(fā)展。脈沖強磁場電源為脈沖強磁場實驗裝置提供能量,并影響磁場的強度、波形和質量,是裝置的關鍵和核心部件。本文根據各類脈沖強磁場電源的特點和優(yōu)劣,并結合華中科技大學國家脈沖強磁場科學中心(籌)現(xiàn)有條件和規(guī)劃,選擇電容器型電源與脈沖發(fā)電機型電源作為脈沖強磁場裝置的能量來源

2、,重點研究了這兩種脈沖強磁場電源系統(tǒng)的具體設計與實現(xiàn)方案。
　　針對磁體供電要求,以及電容器型電源單模塊和多模塊并聯(lián)兩種工作狀態(tài),分析了電容器型電源主要參數對磁場強度、波形的影響,并提出了12.6MJ/25kV電容器型電源系統(tǒng)的總體設計方案;根據電容器型電源模塊可靠性及穩(wěn)定運行的要求,確定各組成部分的功能及其參數要求,重點設計了脈沖電容器及阻尼電感、放電開關及保護電感、續(xù)流二極管及續(xù)流電阻、極性轉換開關等主要元件的實現(xiàn)方案。

3、>　　在電容器型電源系統(tǒng)研制過程中,對該電源系統(tǒng)的主要元件和整個系統(tǒng)的性能和參數進行了測試和分析,驗證了設計方案的可行性,并通過對模塊阻抗的測試,建立了精確的電容器型電源模塊模型,為后續(xù)分析奠定模型基礎;針對電容器型電源放電瞬間因線路寄生參數引起的瞬態(tài)過電壓問題,分析了引起瞬態(tài)過電壓的具體因素,并設計了相應的阻容吸收支路,實驗表明該阻容吸收支路能有效抑制瞬態(tài)過電壓幅值。
　　在脈沖發(fā)電機型電源系統(tǒng)設計方面,分析了現(xiàn)有的100MVA

4、/185MJ脈沖發(fā)電機系統(tǒng)和磁體需求,優(yōu)化了脈沖整流器系統(tǒng)的直流側參數,提出了135MVA脈沖整流器系統(tǒng)的整體設計方案;根據系統(tǒng)特點提出了由晶閘管開關和機械開關并聯(lián)組成的Crowbar支路作為直流側故障保護方案;以規(guī)劃50T/100ms磁體作為負載,仿真分析了脈沖發(fā)電機型電源系統(tǒng)的整體工作情況,驗證了該設計方案的可行性。
　　在脈沖發(fā)電機型電源系統(tǒng)紋波分析及控制策略研究方面,分析了單線圈和雙線圈磁體的供電方式和影響平頂磁場紋波的主