高壓高頻脈沖電源及磁緩沖器研究.pdf

1、在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，開(kāi)發(fā)無(wú)污染的新型能源以及降低原有工業(yè)污染排放量的任務(wù)迫在眉睫。不管是在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域還是在新能源開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，高壓電源技術(shù)都有著非常重要的作用。例如電除塵、電子束法脫硫硝中運(yùn)用的高壓電源(50-1000kV)；熱核聚變發(fā)電設(shè)備托卡馬克(Tokamak)中的中性束加熱(Neutral beams Injection-NBI)電源(50-1000kV)等等。并且隨著科技的進(jìn)步，鐵磁、絕緣材料和電力電子開(kāi)關(guān)器件

2、的發(fā)展，高壓電源的高頻化趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，因?yàn)楦哳l情況下可大大減小鐵磁材料的體積，進(jìn)而減小整個(gè)系統(tǒng)的成本。
　　 本文以Tesla變壓器以及變壓器型高壓直流緩沖器為研究目標(biāo)，利用等效電路、等效磁路的方法分析了參數(shù)特性，旨在研究能運(yùn)用在高壓電源技術(shù)中電磁器件的基本問(wèn)題。研究?jī)?nèi)容主要包括了以下幾個(gè)方面：
　　 1、對(duì)電磁器件的基本問(wèn)題進(jìn)行了理論研究，包括空心電感的解析計(jì)算，線圈分布電容的解析計(jì)算，鐵磁材料的磁化特性。

3、　　 空心線圈的電感和分布電容的解析計(jì)算方法一直是一個(gè)難點(diǎn)，尤其是錐形繞組的空心電感。本文通過(guò)將線圈離散化為一組線圈包的組合的辦法，推導(dǎo)出了一種計(jì)算任意形狀的空心電感及其分布電容的解析計(jì)算方法。并通過(guò)有限元軟件計(jì)算和實(shí)際測(cè)量給予了驗(yàn)證。為Tesla變壓器的設(shè)計(jì)提供保證。
　　 磁性材料磁化曲線的等效模型有很多種，本文對(duì)能夠用于解析分析的模型進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)平行四邊形模型進(jìn)行了特別研究。將其拓展后可很方便的用到磁滯材料的研究中去

4、。
　　 2、研究了Tesla變壓器諧振型高頻高壓電源的工作原理。
　　 本文提出的Tesla變壓器配合高頻逆變器的高壓電源是一種低成本的高壓電源。該電源利用逆變器的輸出頻率可變的特點(diǎn)，驅(qū)使Tesla變壓器運(yùn)行在諧振狀態(tài)，利用Tesla變壓器的諧振產(chǎn)生高壓輸出。本文對(duì)其基本運(yùn)行原理進(jìn)行了等效電路的數(shù)學(xué)分析以及系統(tǒng)仿真，對(duì)Tesla變壓器各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響做了分析。并通過(guò)對(duì)一個(gè)能夠產(chǎn)生80kV高壓輸出的Tesla變壓器

5、進(jìn)行的試驗(yàn)證明了該方法的可行性。
　　 3、研究了高壓緩沖器的電路特性，并設(shè)計(jì)了可以用于100kV的NBI電源變壓器型高壓緩沖器。
　　 以NBI電源的被動(dòng)保護(hù)裝置為研究背景的高壓緩沖器(snubber)也是一種高頻脈沖變壓器型的高電壓裝置。本文通過(guò)對(duì)其電路參數(shù)的理論分析及試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)出了能夠用于NBI電源裝置上的1:1的變壓器型鐵心緩沖器，并給出了電路參數(shù)及磁路參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。
　　 本文研究的用于高壓電源技