蓄电池和电容器组合供电的长脉冲强磁场电源系统研究

摘要

电源系统是脉冲强磁场装置的动力和能量来源。随着脉冲强磁场技术的发展，脉冲强磁场的磁场强度越来越高，持续时间越来越长，纹波系数越来越小，因而脉冲强磁场装置对电源系统的要求也越来越高。通过多种电源组合供电的方式，可以有效的改善脉冲磁场的强度、宽度或纹波系数等关键指标，满足单个电源无法满足的放电要求，具有重要的研究意义。
　　本文主要研究蓄电池和电容器组合供电的长脉冲磁场电源系统。该组合电源结合了这两种电源的优势，与单独蓄电池型长脉冲磁体电源相比，具有电流上升时间短，磁体温升小、电阻变化小，磁场平顶时间长等特点。
　　本文首先对双电源系统进行了数学建模分析，着重对双电源的换流过程作了分析，提出了近似计算和数值分析两种方法获得电容电压的方式，并使用 Matlab/GUI编写了图形化计算程序，对双电源系统的放电过程做了Matlab/Simulink仿真分析，验证了电容电压计算方法的可靠性，同时表明双电源系统能够有效缩短电流的上升时间，减小磁体温升。为了更好的配合工程实验的进行，本文给出了隔离二极管工程装配设计方案和组合电源的控制与保护策略，并在此基础上搭建了双电源系统小型样机系统。利用小型样机系统进行了功能性实验验证和隔离二极管性能测试两项实验，验证了双电源系统的理论和计算模型以及隔离二极管的隔离性能。在实验过程中，发现了放电过程中出现的两次瞬态过电压现象，本文对这两个现象分别作了简单分析并提出了可行的解决方案。
　　最后，本文对以上的研究进行了总结，指出双电源系统的优势，并针对其中存在的问题提出了改进和展望。

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1 绪论

1.1 脉冲强磁场及电源系统介绍

1.2 长脉冲强磁场组合供电研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要工作

2 蓄电池和电容器型电源组合供电方案设计

2.1 蓄电池型长脉冲磁体电源介绍

2.2 脉冲电容器型磁体电源

2.3 长脉冲磁体电源组合供电方案研究

2.4 本章小结

3 组合电源数学建模与仿真分析

3.1 组合电源数学模型分析

3.2 电容器电压的近似解法

3.3 计算机数值分析解法

3.4 计算机仿真分析

3.5 本章小结

4 组合电源工程设计与实验研究

4.1 隔离二极管工程装配设计

4.2 组合电源控制与保护策略研究

4.3 双电源系统样机介绍

4.4 功能性实验验证与分析

4.5 隔离二极管电压隔离性能验证与分析

4.6 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献