隨著科技的發(fā)展,脈沖功率技術(shù)有著越來越廣泛的應用,諸如電磁軌道炮、高能激光武器、電磁彈射等應用對脈沖放電系統(tǒng)的要求也在不斷提高。具有高功率密度、高儲能密度的超導磁儲能系統(tǒng)應用于脈沖功率技術(shù)中具有獨特的優(yōu)勢。本論文對基于超導儲能的脈沖放電系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,包括脈沖成形電路、超導磁體的優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)以及脈沖放電系統(tǒng)的應用與實用化。本文根據(jù)實際脈沖負載的需求提出了一種基于超導電感儲能的電流型脈沖成形拓撲,并設(shè)計了應用電路,該放電電路可以實現(xiàn)充電、儲能、放電、終止放電、剩余能量回收五種工作模態(tài)。相較于傳統(tǒng)的脈沖成形電路,增加的終止放電模態(tài)對于一些可能需要提前終止放電的脈沖負載具有重要意義,增加的能量回收模態(tài)可以降低系統(tǒng)的能量損耗率。然后結(jié)合電磁軌道炮對上述電路進行了仿真,仿真證明本文設(shè)計的脈沖成形電路能夠應用于軌道炮,而且終止放電模態(tài)和剩余能量回收模態(tài)對于炮口消弧和減小能量損耗具有積極的作用。為滿足大容量脈沖放電系統(tǒng)的技術(shù)要求與實用需求,還提出了多模塊并聯(lián)同步、異步放電模式。此外由于超導體的特殊性與其昂貴的價格,有必要對中間儲能裝置超導磁體進行優(yōu)化設(shè)計,借助Ansys有限元工具進... 

【文章來源】：北京理工大學北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 論文的研究背景與意義
    1.2 超導儲能脈沖放電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
第2章 超導儲能脈沖成形電路研究
    2.1 電感儲能型脈沖成形電路
    2.2 新型脈沖成形電路拓撲研究
        2.2.1 脈沖成形電路拓撲結(jié)構(gòu)
        2.2.2 工作模態(tài)分析
    2.3 全模態(tài)脈沖成形應用電路設(shè)計與仿真
        2.3.1 全模態(tài)應用電路設(shè)計
        2.3.2 PSIM仿真
    2.4 本章小結(jié)
第3章 脈沖放電系統(tǒng)用于軌道炮的仿真分析
    3.1 軌道炮的數(shù)學模型
    3.2 PSIM仿真研究
        3.2.1 仿真模型與仿真參數(shù)
        3.2.2 仿真結(jié)果
        3.2.3 效率分析
    3.3 電路參數(shù)對系統(tǒng)的影響
        3.3.1 電容參數(shù)的影響
        3.3.2 終止放電時機的影響
    3.4 模塊化方案研究
        3.4.1 并聯(lián)同步放電
        3.4.2 并聯(lián)異步放電
    3.5 本章小結(jié)
第4章 螺線管型超導磁體的優(yōu)化設(shè)計
    4.1 超導體的特性
        4.1.1 超導體的基本特性
        4.1.2 超導體的臨界值
        4.1.3 超導帶材的各向異性
    4.2 超導磁體的優(yōu)化設(shè)計方法
        4.2.1 設(shè)計流程
        4.2.2 臨界電流確定方法
        4.2.3 Ansys有限元分析
    4.3 10kJ超導磁體的優(yōu)化設(shè)計
        4.3.1 帶材種類
        4.3.2 結(jié)構(gòu)選擇
        4.3.3 尺寸參數(shù)
        4.3.4 Ansys仿真分析
        4.3.5 Ansys優(yōu)化計算
    4.4 本章小結(jié)
第5章 超導儲能脈沖放電系統(tǒng)實驗平臺
    5.1 脈沖成型主電路實現(xiàn)
    5.2 超導儲能磁體
    5.3 控制與驅(qū)動電路設(shè)計實現(xiàn)
        5.3.1 DSP控制單元
        5.3.2 輔助電源單元
        5.3.3 系統(tǒng)檢測單元
        5.3.4 驅(qū)動電路設(shè)計
    5.4 軟件程序設(shè)計實現(xiàn)
    5.5 實驗結(jié)果及分析
        5.5.1 脈沖放電基本模態(tài)驗證
        5.5.2 改變吸收電容參數(shù)
        5.5.3 終止放電與能量回收模態(tài)的實現(xiàn)
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
附錄
攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝



本文編號：2977831