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     

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。     

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%。     

变极性微弧氧化电流脉冲电源拓扑研究

提出了一种基于双管反激拓扑的微弧氧化电流脉冲单元,它具有脉冲能量可控的优点.分析了将两单元直接反并联构成变极性电流脉冲电源时,在两单元次级电感中产生环流的原因,以及环流对负载和开关管造成的危害.利用晶闸管作为阻断环流的开关,构成一种变极性电流脉冲电源拓扑,详细分析了其工作过程,并进行了实验验证.     

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。     

基于meat grinder with SECT电路的50kJ电感储能型脉冲电源的研究

电感储能型脉冲电源是目前电磁发射技术的研究热点,提升装置储能密度对于推动电感储能型脉冲电源的应用和研究具有重要意义。本文介绍了一种适用于电感储能型脉冲电源的名为meat grinder with SECT的新电路,并对该电路进行了详细的原理分析,指出该电路兼具电流关断能力强和拓扑结构简单的优点。通过仿真将meat grinder with SECT和STRETCH meat grinder、STRETCH meat grinder with ICCOS这两种主流电路进行了性能比较,发现meat grinder with SECT电路在保持电气性能不变的同时,成本最低,体积最小。基于meat grinder with SECT电路,本文研制了50k J电感储能型脉冲电源并进行了试验测试,测试结果达到了预期目标。     

含有强耦合电感的XRAM发生器及100kJ模块设计

电感储能型脉冲电源由于具有较高的储能密度和相对容易实施等优势而倍受研究者的关注。Meat grinder和XRAM是构成电感储能型脉冲电源的两种基本拓扑单元。其中,由多个电感线圈串联充电、并联放电构成的XRAM拓扑在结构上具有较强的拓展性,易于实现模块化。本文将构成XRAM电路的多个电感定制成为相互层叠的多个空心平面螺旋线型线圈结构,使电感线圈间具有强耦合作用。与原有结构相比,在相同储能时体积更小。理论分析和初步试验说明了电感间的强耦合作用不会弱化电路的电气性能。最后,讨论了利用这种含有强耦合电感的XRAM拓扑构建100k J能级模块的方案,并计算了储能密度,突出了其优越性。     

基于meat-grinder脉冲电源的感应线圈炮发射性能仿真分析

为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。     

一种固态开关紧凑高压脉冲电源的设计与仿真

为了满足运载工具对脉冲放电电源的需求,设计了一种利用车载蓄电池作充电电源,采用两级电感储能、电容传输能量的拓扑电路,脉冲变压器输出最大幅值30 kV、ns级上升沿(反应器负载)、高压脉冲重复频率1 kHz的用于放电处理汽车尾气的全固态开关紧凑型高压脉冲电源;分析了电源主电路工作原理,对电路的动态工作进行数学建模和解析求解,并用Matlab仿真给出一组典型的电源工作波形,为电源设计和元件参数选取提供了依据。在给定电路和负载参数下对电源工作进行PSpice仿真分析的结果表明,该方法能真实反映实际元器件参数对电路工作的影响;该电源能胜任一定范围的阻、感、容性负载下的工作,负载特性可用于电路设计的改进和用户参数的选取,特别是容性反应器负载的特性表明电源可用于汽车尾气的处理。     

基于ICCOS的STRETCH meat grinder电路中逆流回路的探讨

将ICCOS换流原理应用于STRETCH meat grinder电路中的电感储能型脉冲电源新型拓扑具有有效提高关断电流和降低系统成本的优势。为构建电气性能和非电性能最优的电感储能型脉冲电源系统,对基于ICCOS的STRETCH meat grinder电路的逆流回路的分析和优化设计是必要的。基于ICCOS的STRETCH meat grinder电路的理论分析,结合初步实验结果,本文提出了ICCOS逆流回路的基本设计约束,通过逆流电容值及其预充电压的优化取值,使逆流能量最小。仿真分析表明,ICCOS最小逆流能量和所要关断的电流大小直接相关,且受到一次直流电源的影响,而与所关断的电感初始储能大小无关。     

电压型高温超导储能系统变流器设计与试验

为提高电力系统动态稳定性,实现高温超导储能系统对电网电压跌落的有效补偿,采用三单相H桥型拓扑结构,搭建了一个电压型高温超导储能系统功率变换器.对控制系统、信号调理系统、功率和驱动保护电路进行了设计;基于SPWM脉冲触发方式,应用TMS320F2812型DSP实现了动态电压瞬时跌落补偿的全数字闭环控制,给出了相关的软件程...     

基于LC谐振取电及零序电压测量系统的设计

为解决智能一体化高压开关取电问题,文中提出了基于电容分压原理的LC谐振取电电源系统:一次侧采用高压电容和变压器一次绕组串联,二次侧采用变压器二次绕组并联分压电容,降低了低压电容的电压设计等级,同时基于该电源系统中性点通过构建零序电流回路实现了零序电压测量,无需安装三相五柱式PT或植入零序电压传感器,降低了工程造价.最后针对线路故障过电压及雷电冲击,设计了基于能量池电压监测和电力电子开关控制的防护电路.实验数据表明该系统的取电能力可达到1W,零序电压测量精度为5％,具有较大的工程应用价值.     

单信号驱动的固态脉冲源

随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200～800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。     

飞轮储能分布式电能控制技术放电部分的仿真研究

采用集中式供电的电力供应存在着几方面的问题,飞轮储能技术是实现分布式能源技术的一个较好方案,建立了飞轮储能系统放电部分的仿真模型,包括机械能转电能,Boost电压提升电路以及DC-AC逆变过程实现50 Hz交流电。仿真结果表明所建立的仿真模型是正确的,该模型可为直流无刷电机/发电机的设计提供参考依据,在此基础上并为Boost电路和DC-AC转换过程的数字信号处理器控制提供技术上的指导。     

磁脉冲压缩技术及其在脉冲电源领域中的应用

结合实验与仿真结果,分析了系统,多级磁脉冲压缩电路的运行特点,讨论了作为“磁开关”的可饱和电感磁心复位问题,最后介绍了磁脉冲压缩技术在脉冲电源领域中的应用情况,给出了ＩＧＢＴ脉冲电源样机运行结果。     

采用电网高压母线负载电流供能的光控真空开关模块操动机构电源设计

基于光控真空开关模块操动机构的需要,提出一种采用电网高压母线负载电流供能的光控真空开关模块操动机构电源技术。以此论述了操动机构电源的工作过程,进行了操动机构电源取能线圈的理论计算与电源电路拓扑结构的选型,设计了基于UC3845的单端反激式开关电源的硬件电路,实现了操动机构电源的输入输出保护功能。实验证明,操动机构电源可...     

DC/DC电源模块功率老炼试验过程中的能量回收

介绍了一种应用于DC/DC电源模块功率老炼试验过程中的能量转换电路;通过对转换电路原理及结构的简要分析,阐述了转换电路实现能量循环利用、节能降耗的特点.     

基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统

研究采用基于超级电容器的储能器来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量,并在适当的时候把能量回馈直流供电电网,以减少能源浪费,达到能量的高效利用。本文提出了模块化结构的储能器功率变换方案,采用多个模块串联以适应不同供电制式牵引电网的应用场合;采用多通道电路拓扑降低了变换器功率管的电流应力;提出一种双闭环控制策略,既实现了能量的双向流动又实现了串联模块的输入端电压的自然均压;提出了一套超级电容器组均压策略以保证超级电容器组高效可靠工作,主要分为组内均压和组间均压两组电路。最后通过小功率实验平台对该再生制动能量吸收系统的关键技术进行了实验验证。     

基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑及控制策略

均衡技术对提高串联电池组充放电的可靠性、延长电池寿命等具有重要的意义。针对现有电感均衡电路存在能量仅能在相邻电池单体之间转移、应用场合有限以及电路中元器件数目较多等问题,提出了一种基于电感的串联电池组新型主动均衡拓扑,并研究了相应的均衡控制策略。通过对电感的选择性充放电,实现电池单体和电池组之间的能量转移,避免了能量仅在相邻电池单体之间转移而导致均衡时间过长的缺点,具有电路结构简单、易于控制等优点。通过对所提均衡电路拓扑及其开关模态的分析,以及对均衡策略的详细介绍,给出了均衡系统的整体设计方案。仿真和实验结果表明,所提出的均衡方案具有良好的均衡效果。     

新型动态电压凹陷校正器研究

提出一种基于串并联的动态电压凹陷校正器(DVSC)补偿三相电力系统电压凹陷或隆起新方法,该方法较现有动态电压调节器(DVR)及配电静态补偿器(D-STATCOM)能在大幅降低成本的同时有效地提供保护。该方案基于电压升压变换电路,能够通过升压或降压快速校正电压,其主要特点是具有最小能量储存的单阶功率变换电路。介绍了新型电压控制拓扑、晶闸管旁路开关的交换逻辑。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。