电感储能型高功率脉冲电源断路开关的最新发展

介绍了国内外电感储能 (包括超导储能 )高功率脉冲电源及断路开关的新近进展情况以及用功率电子器件或超导开关做断路开关的几种电路拓扑结构     

超导电感储能高功率脉冲技术及其仿真研究

提出了利用超导磁储能系统(SMES)来提高电力系统稳定性、提供紧急备用电源和实现新概念武器脉冲电源的“一机三职”功能的基础上,研究了一种基于超导电感储能系统和超导开关的脉冲功率成形技术,探讨了超导脉冲功率技术需要解决的重要基础问题;并根据超导电感储能系统及超导开关特性,提出了超导磁体和超导开关的理想结构,设计了一种脉冲成形网络模型;通过控制外加电流触发超导开关失超来控制超导开关断路,实现高密度无损耗储能、可控脉冲整形,并在电阻负载下,进行了脉冲成形回路放电仿真实验,得到了较理想的脉冲功率输出。     

激光触发变磁超导断路开关和功率脉冲电源

为了实现超导环境下电感储能的快速释放,设计了一种基于Meissner效应的激光触发变磁超导断路开关,基于该断路开关的电感式功率脉冲电源采用外置工频供电常温充电器,采用LCC逆变电路,省去中间的高频变压器,逆变输出直接整流对中间储能电容充电、再由电容向超导电感放电储能的拓扑结构。首先进行变磁超导断路开关的结构设计,说明其基于Meissner效应的工作原理及进行影响断路性能的因素分析。之后利用有限元分析的方法,对超导薄膜失超前后开关内磁场分布进行仿真分析,并动态地模拟了耦合电感次级所获得的脉冲电流输出。在给出整个电感式功率脉冲电源系统的电路结构并简单分析了LCC逆变充电器的工作原理和参数选择方法后,对用固态开关模拟超导开关断开脉冲变压器初级最大电流而得到次级高压脉冲输出的工作进行了仿真和实验分析。结果表明,按所选取的参数,电源可实现前沿1.0μs、幅值30kV、脉宽(90%幅值)1.5μs的高压脉冲输出,重复工作频率可>2.5kHz;也可实现前沿8ns、幅值4.8kA的电流脉冲电流输出,充电器不仅实现了对中间储能电容的快速充电,而且稳态工作时的损耗不超过输入供电的5%。     

用于脉冲功率技术中的离子束断路开关

介绍用于真空储能装置中的离子束断路开关——IBOS。它是利用高速低密离子束代替低密中速等离子体融蚀断路开关“等离子体”而形成的,从而获得了更短的开断时间(<4ns)。     

超导技术在输变电方面的应用

本文就超导技术在输变电方面的研究现状和应用前景进行了综述。内容包括超导电缆、超导变压器、超导电感储能、超导限流器和超导开关。     

超导开关在超导磁体系统中的应用

随着低温和超导技术的发展,超导开关得到了广泛的应用。比如:在许多超导磁体系统中,要用超导开关与超导磁体闭环以持久电流的形式运行,来获得高稳定度的磁场~([1-4]);在超导电感储能系统中,要用超导开关来储存和释放电感中的能量~([5-8]);在某些超导磁体的保护装置中,用超导开关对超导磁体进行有效的保护~([9]);由两个超导开关组成的磁通泵     

新型电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑

提出了一种用于电磁发射的电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑。该拓扑中两储能电感充电时串联,放电时并联,以实现电流倍增。与meatgrinder电路相比,该电路两储能电感之间不需要磁耦合,具有设计简单灵活、容易制造的特点。为避免电感储能断路时断路开关出现过电压问题,用电容作为能量转换器件可实现开关的零电压断路。对该脉冲电源系统的工作原理进行了理论分析,搭建了小型实验系统,验证了该电源拓扑的可行性。以轨道炮为负载,对电感、电容参数对系统性能的影响进行了仿真分析,结果表明多个电源模块的并联运行能明显提高系统能量转换效率。     

电压型超导储能系统的统一直接功率控制方法

将PWM整流器的直接功率控制方法用于电压型超导储能系统的电压源型换流器,给出了新的开关矢量表,并提出了斩波器的直接功率控制方法。文中的电压源型换流器和斩波器的直接功率控制方法以有功功率为纽带,可对超导储能系统进行一体化的功率控制。仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能,十分适用于电压型超导储能系统。     

Marx发生器驱动的电感储能型脉冲功率源

为研制电感储能型高功率脉冲源,实验研究了采用Marx发生器驱动电感储能-电爆炸丝断路开关的技术途径。研究表明,以等效电容1μF的Marx发生器作为能源,采用1.5μH的储能电感和上百根直径0.05mm、长560mm金属丝并联形成的断路开关,在Marx发生器等效输出电压>180kV时,可在约10Ω负载上输出峰值功率>40GW,能量传递效率>50%,脉宽近200ns,前沿约50ns的脉冲,从而证明该技术途径可较大幅度提高脉冲功率源的输出功率和能量传递效率。     

高功率Z-Pinch脉冲源技术的发展

概述了脉冲功率系统中的电容储能、电感储能和磁感应储能技术。基于直线型脉冲变压器（LTD）、电感储能（LES）、等离子体断路开关（POS）以及真空磁绝缘传输线（MITL）技术的低电感、模块化脉冲源将来可能作为基本的子模块应用于超大型高功率Z－Pinch装置。     

基于IGBT开关的超导电感脉冲输出实验研究

为实现高温超导电感脉冲功率输出,在对多种断路开关特性比较的基础上,提出了基于IGBT开关的超导电感模块化脉冲输出方案。在该方案的基础上建成了一套基于IGBT开关的脉冲输出回路,利用实验室的高温超导磁体进行了一系列的试验,最终在负载上得到峰值约为40 A,上升沿约为200μs的单电感放电脉冲波形和多电感放电叠加的脉冲波形。试验结果表明,用IGBT作为断路开关控制磁体能量以实现脉冲功率输出的技术方案是可行的。     

一种超级电容储能装置用开关柜

正近日,国家知识产权局公布专利"一种超级电容储能装置用开关柜",申请人为安徽天瞳智能科技有限公司。发明提出了一种超级电容储能装置用开关柜,柜体内部第一层设有一侧高压隔离开关,另一侧设有辅助电源开关柜综合控制盒、辅助供电输入接口,第一层侧板上靠近辅助电源开关柜综合控制盒一侧设有分线接口;第二层靠近高压隔离开关一侧设有熔断器,远离高压隔离开关一侧设有断路     

电感储能系统用电爆丝断路开关的研究

本文对电感储能系统和电源爆丝断路开关进行了理论分析和实验研究,得到了一些重要的关系和结论,为脉冲功率技术用高功率脉冲电源提供了一种有效的技术。     

直流快速开关换流分析

介绍了超导托卡马克装置中失超保护开关--直流快速开关的工作原理,并通过理论和实验分析了其在换流过程中的规律.为超导磁体失超保护开关及电感储能脉冲电源电路的开关选择和电流换流回路参数的确定提供依据.     

超导储能装置中的电流源型逆变器

超导储能(SMES)装置中的超导磁体通过AC/DC变流装置与交流电网连接,变流装置主要有电压源型逆变器和电流源型逆变器两种,对于超导储能装置而言,电流源型逆变器与电压源型相比有许多优点。文中主要介绍双桥式和三端口式两种电流源型逆变器,给出了分别采用优化PWM和直接电流PWM开关策略的基本原理和实现方法,并对上述逆变器和PWM开关策略进行了仿真和实验研究。结果表明,采用不同的逆变器结构和PWM开关策略可以达到不同的控制效果,以满足不同的系统要求。     

脉冲变压器对超导电感脉冲输出能量的影响

为了实现超导磁储能脉冲电流输出,分析了用变压器升流技术实现超导磁储能脉冲功率输出方案(该方案通过控制开关及变压器升流以提高脉冲电流输出值)的可行性,着重讨论了变压器参数对能量输出效率的影响。分析结果表明调整变压器的参数能实现较高的能量输送率,增加变压器的耦合系数能减少并联保护电阻上的能量损耗;为获得较高的能量传输效率,应提高变压器原方电感与储能电感的比值KL。分析显示储能电感的模块化设计有利实现这一目标。     

超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较

介绍了超导储能和超导限流器的发展现状和研究进程。针对它们在电力系统的应用情况,从稳定效果和控制方法方面比较了两者的优劣。超导储能和超导限流器都能有效地抑制电力系统功率振荡,其中,超导储能系统的控制复杂程度要高于超导限流器,但超导储能系统对电力系统的稳定效果要优于故障限流器。     

一种基于电感储能技术的紧凑型高功率脉冲源

基于电感储能技术 ,采用金属丝电爆炸断路开关 ,研制成功了紧凑型脉冲功率源 (其能量传输效率近 4 0 % ,体积约 0 3m3 )。它能在电阻负载上得到电流 >6 0kA、电压 >4 0 0kV、功率 >2 0GW的电脉冲 ,通过调节金属丝爆炸断路开关的长度、根数、直径、储能电感的大小、电容器的充电电压以及削尖开关中气体的压力等参数 ,在一定范围内容易实现同负载的阻抗匹配。     

空芯螺管型超导储能磁体的优化设计方法

微、小型超导储能系统由于运行操作灵活性和制造工艺简单而在电力系统中具有广泛的应用前景。作为超导储能系统的关键部件,储能超导磁体的优化设计,不仅应从技术上保证超导储能系统运行的安全可靠性,而且应能最大限度地降低制造成本。本文针对超导储能磁体系统的基本组成单元－螺管型超导磁体,从磁体绕组的基本参数如绕组厚度、径高比的变化出发,分析了螺管型储能超导磁体的储能效率,提出了螺管型超导储能磁体的优化设计方法。     

级联型换流器在超导储能系统中的应用

超导储能用大功率换流器的选择直接影响了超导储能系统的工作性能。比较了近年来常用的大功率换流电路的特点,阐述了采用级联型电路作为超导储能用大功率换流器的思路,并给出了级联型模块化的超导储能电路拓扑结构。提出了超导储能装置低延迟电压补偿算法及谐波提取算法,并进行了原理仿真,结果表明超导储能系统采用级联型换流器能够有效地进行有源滤波和电压补偿工作,使电压暂降得到快速补偿,并基本上消除了系统谐波。