超导储能脉冲放电系统研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第f页摘要脉冲功率技术是高新技术研究的重要技术基础之一，它在国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用，而且现在已经越来越多地应用于工业和民用部门，具有广泛的发展和应用前景。脉冲功率技术的核心问题是研究高储能密度和高功率密度的脉冲功率储能系统，而且要求脉冲放电波形可控性好、脉冲重复性好，同时要求系统结构简单。超导储能脉冲放电系统充分利用了超导储能系统(SuperconductingMagneticEnergyStorage)储能效率高、储能密度大、释放能量快速、易于控制的优点，可实现装置的轻量化、小型化和实用化。本文通过对

2、超导储能脉冲放电系统关键技术的研究，实现不同波形需要的高功率脉冲输出，为特定目标提供强电流脉冲功率源。论文首先对超导磁体进行特性分析，包括磁体的稳定性分析、失超保护等，为超导磁体的设计提供一定的依据；然后对常用的断路开关特性参数进行分析比较，对超导储能脉冲功率技术的脉冲成形回路进行理论分析和仿真计算，为脉冲放电系统主电路设计提供理论基础；最后对常用的几种脉冲电流测试方案进行比较分析，根据超导储能脉冲放电系统的特点，设计脉冲信号测量系统。在此基础上，针对实验超导磁体完成了基于IGBT的超导储能脉冲放电系统设计和基于虚拟仪器的脉冲信号测试系统设计，搭建了

3、开关驱动电路，通过CPLD产生时序信号控制开关状态，应用LabVIEW在上位机实现信号的实时采集、显示和存储，并通过实验验证了系统功能，在负载上获得了较好的脉冲输出。理论分析和实验结果表明，利用超导技术可在负载上得到电脉冲信号，并且通过对开关的时序控制，可实现脉冲波形的可调。关键词：超导储能；脉冲功率；脉冲成形回路；IGBT；虚拟仪器；脉冲放电西南交通大学硕士研究生学位论文第1f页Abstractsuperconductingmagnetisanalyzed，involvinginthemagnetstabilityandquenchprotecti

4、on．Itisprovidedacriterionforthesuperconductingmagnetdesign．Secondly，thecharacteristicofthecommonopeningswitchisanalyzedrelatively．ThepulseformingcircuitoftheSMESisanalyzedintheoryandcomputedwithsimulation．ItisprovidedatheoreticbasisformaincircuitdesignoftheSMESsystem．Finally,th

5、ecommontestingschemesofpulsecurrentarecomparedandanalyzed．BasedonthepulsedischargecharacteristicoftheSMES，thepulsesignaltestingsystemisdesigned．Accordingtotheseaccounts，fortheexperimentalSMES，BasedonIGBTthemaincircuitofthepulsedischargesystemisdesigned．Basedonthevirtualinstrume

6、nt，thepulsesignaltestingsystemisdesigned．ThedrivecircuitoftheopeningswitchiSsetuD．Theon．offstatesoftheswitcharecontrolledbythetimesequenceofCPLD．UsingtheLabVIEWincomputer,thecircuitsignaliscollected．displayedandstored．ThefunctionofthesystemiSvalidatedbythe西南交通大学硕士研究生学位论文第

7、II页。e

8、xperiment，andtherightpulseoutputoftheloadisobtained·Thetheoreticanalysisandexperimentresultsindicatethattheelectricitypulsesignalcarlbeobtainedbythesuperconductivitytechnology．Thepulsewavecanbeformedbythetimesequenceswitch．KeyWords：SMES；pulsepower；pulseformingcircuit；IGBT；virtu

9、alinstrument；pulsedischarge西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了