脈沖強(qiáng)磁場電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、強(qiáng)磁場作為一種基礎(chǔ)研究的重要極端條件,在凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等研究領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。作為獲得高場強(qiáng)磁場有效方法的脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置,在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注和大力發(fā)展。脈沖強(qiáng)磁場電源為脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置提供能量,并影響磁場的強(qiáng)度、波形和質(zhì)量,是裝置的關(guān)鍵和核心部件。本文根據(jù)各類脈沖強(qiáng)磁場電源的特點(diǎn)和優(yōu)劣,并結(jié)合華中科技大學(xué)國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)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(jī)型電源作為脈沖強(qiáng)磁場裝置的能量來源

2、,重點(diǎn)研究了這兩種脈沖強(qiáng)磁場電源系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)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(shù)對磁場強(qiáng)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(shè)計(jì)方案;根據(jù)電容器型電源模塊可靠性及穩(wěn)定運(yùn)行的要求,確定各組成部分的功能及其參數(shù)要求,重點(diǎn)設(shè)計(jì)了脈沖電容器及阻尼電感、放電開關(guān)及保護(hù)電感、續(xù)流二極管及續(xù)流電阻、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)等主要元件的實(shí)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(gè)系統(tǒng)的性能和參數(shù)進(jìn)行了測試和分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)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(chǔ);針對電容器型電源放電瞬間因線路寄生參數(shù)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(shè)計(jì)了相應(yīng)的阻容吸收支路,實(shí)驗(yàn)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(jī)型電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,分析了現(xiàn)有的100MVA

4、/185MJ脈沖發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和磁體需求,優(yōu)化了脈沖整流器系統(tǒng)的直流側(cè)參數(shù),提出了135MVA脈沖整流器系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案;根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)提出了由晶閘管開關(guān)和機(jī)械開關(guān)并聯(lián)組成的Crowbar支路作為直流側(cè)故障保護(hù)方案;以規(guī)劃50T/100ms磁體作為負(fù)載,仿真分析了脈沖發(fā)電機(jī)型電源系統(tǒng)的整體工作情況,驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的可行性。
　　在脈沖發(fā)電機(jī)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