用于长脉冲磁体电源系统的蓄电池组性能研究

摘要

平顶长脉冲磁场兼具稳态磁场和脉冲磁场的优点,既具有高磁场强度,又能在平顶时间内具有较好的磁场稳定度,能够满足某些科学实验的需要。为了实现脉宽为秒级的平顶长脉冲磁场,武汉国家脉冲强磁场科学中心(筹)正在建设以蓄电池为储能元件的脉冲电源系统,为长脉冲磁体供电。本文根据实验室的建设要求,对用于长脉冲电源系统的蓄电池组性能进行了研究,完成了蓄电池型脉冲强磁场电源系统的设计与研制工作。
　　蓄电池一般作为备用电源工作于浮充方式,放电电流较小,而在蓄电池型脉冲电源系统中,蓄电池需要工作于2000A/1.5s的高倍率放电的情况,充电方式与放电方式与常规应用均有较大区别。本文对蓄电池在高倍率放电工况下的性能和寿命进行了实验研究,验证了方案的可行性。对蓄电池组的充/放电回路的参数与结构和蓄电池组的充电方案进行了设计。分析了在大电流放电运行条件下影响蓄电池组寿命的主要因素,并提出了蓄电池组的维护方案。利用MatLab/Simulink对蓄电池型脉冲电源系统的工作过程进行了仿真分析,仿真结果表明,基于蓄电池组的电源方案能够满足长脉冲磁体的供电要求。最后,对蓄电池组进行了相关的实验与测试,包括蓄电池组的均流测试、蓄电池组对假负载放电实验和蓄电池组对Helical磁体放电实验。实验结果表明,蓄电池电源能够稳定可靠的为磁体供电,满足长脉冲磁体的供电需求。研制完成的蓄电池电源系统最高输出电压768V,最大输出电流35kA,通过对Helical磁体放电,实现了脉宽为1s、最高场强32T的平顶长脉冲磁场。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 平顶长脉冲强磁场介绍

1.2 长脉冲磁体对电源的需求

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要内容

2 蓄电池型电源系统概述

2.1 蓄电池电源系统总体结构

2.2 强迫换流可关断晶闸管开关

2.3 后备保护开关

2.4 测量与保护系统

3 蓄电池组的方案设计与性能研究

3.1铅酸蓄电池选型依据

3.2 蓄电池组及其充电部分的方案设计

3.3蓄电池组的运行维护

4 蓄电池电源系统的仿真分析与实验

4.1蓄电池电源系统建模与仿真分析

4.2蓄电池电源系统对假负载放电测试

4.3蓄电池组均流测试

4.4蓄电池电源系统对35kA/32T的Helical磁体放电测试

5 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2后续工作展望

致谢

参考文献