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无电抗器电容储能型脉冲功率电源 被引量:2
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作者 叶文怡 徐伟东 +2 位作者 付荣耀 徐蓉 严萍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1564-1570,共7页
电容储能型脉冲功率电源是目前特种直线电机系统主要选用的电源类型。现阶段脉冲功率电源小型化、轻量化的研究均着重于提升各器件的自身性能,短期内难以实现储能密度的大幅提升。该文针对感性负载开展无电抗器电容储能型脉冲功率电源研... 电容储能型脉冲功率电源是目前特种直线电机系统主要选用的电源类型。现阶段脉冲功率电源小型化、轻量化的研究均着重于提升各器件的自身性能,短期内难以实现储能密度的大幅提升。该文针对感性负载开展无电抗器电容储能型脉冲功率电源研究,进一步提高电源的小型化、轻量化指标,推导和研究晶闸管导通时延抖动所带来的影响,分析该型电源安全运行的触发方式与匹配负载,并通过试验进行对比和验证。结果表明:无电抗器电容储能型脉冲功率电源可提升储能密度,具备小型化和轻量化的潜力;同步触发是实现无电抗器电容储能型电源系统可靠运行的条件,需要重点关注该型电源工作的抖动性;通过理论和实验,分析和验证了抖动对该型电源所带来的影响,具有指导意义。 展开更多
关键词 电容储能型脉冲功率电源 小型化 轻量化 导通时延抖动 无电抗器
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一种电容式调压脉冲功率电源设计和工作分析 被引量:8
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作者 王晓明 邹勇 +1 位作者 孙兆冲 李艳红 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期25-29,共5页
为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电... 为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电容反充能量回馈,可用于重复频率要求较高的场合;续流波电流的有效脉宽较宽,可用于要求放电高频分量相对较小的场合;交流衰减波电流可用于永磁体的退磁等应用中。放电电流峰值由负载电感和电阻值共同决定,减小电感能大幅度提高输出功率,但受放电晶闸管的指标di/dt的制约电感有最小值。电容反充电压能量回馈是提高脉冲功率电源效率和增加电源重复频率最有效的手段。给出了评价和使用该类电源技术指标的计算方法,除了最高工作电压、最大储能之外,可根据负载给出最大输出功率、输出峰值电流、最大电压重复频率等技术指标,并可在给出的曲线上选取匹配的工作参数。 展开更多
关键词 脉冲功率电源 电容 重复频率 晶闸管 电容反充电压 能量回馈
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脉冲功率电源电容器保护的试验研究 被引量:6
3
作者 秦实宏 刘克富 +1 位作者 李劲 潘垣 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期4-6,共3页
本文分析了采用爆炸丝方式进行脉冲功率电源电容器保护时存在的问题 ,对电容器组中单台电容器的保护要求和措施进行了较详细的讨论 ,提出了采用电感、电阻和快速限流熔断器进行电容器保护的方案 。
关键词 脉冲功率电源电容 保护 试验 爆炸丝
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导通时延抖动对无电抗器电容型脉冲电源的影响 被引量:1
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作者 叶文怡 王炅 +4 位作者 付荣耀 徐旭哲 李兴 严萍 徐伟东 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2058-2067,I0034,共11页
无电抗器电容储能型电源技术是提升高功率脉冲电源小型化与轻量化水平的有效途径之一,可加速推动电磁轨道发射技术的工程化应用。该型电源工作期间,晶闸管导通时延抖动是影响电源系统安全运行的重要因素。该文建立大功率晶闸管与动态负... 无电抗器电容储能型电源技术是提升高功率脉冲电源小型化与轻量化水平的有效途径之一,可加速推动电磁轨道发射技术的工程化应用。该型电源工作期间,晶闸管导通时延抖动是影响电源系统安全运行的重要因素。该文建立大功率晶闸管与动态负载的子电路模型,并通过模拟试验验证模型的准确性,结合系统输出性能与半导体开关性能进行对比分析,研究先导通模块的抖动阈值,为电源设计提供参考。结果表明:去除脉冲电抗器后,系统效率提升2.13%,导通时延抖动对系统输出性能影响极小;当出膛速度一致时,更高的系统效率使得无电抗器电源的小型化、轻量化水平进一步提升,体积减小了23.1%,质量减少了18.9%;导通时延抖动影响先导通模块晶闸管的运行安全,应关注高电流上升率以及由此可能引起的电流尖峰;在0.1μs的抖动阈值内,提高导通模块数可有效降低先导通模块的电流上升率;以晶闸管电流上升率限值为边界条件,导通模块数随导通时延抖动的增大以幂函数形式增加。根据系统性能分析,该型电源在增强型电磁轨道发射系统中具备工程可行性。 展开更多
关键词 电磁发射 电容储能 脉冲功率电源 无电抗器 导通时延抖动
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模块化脉冲电源并联组网充电电压测量误差机理
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作者 张晓 戴宇峰 +2 位作者 张冠祥 马涛 朱博峰 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第1期1-6,共6页
大容量金属化膜脉冲电容器并联组网的脉冲功率电源系统是电磁轨道炮的核心组成部分之一,其充电电压将直接决定系统的初始储能以及最终的炮口动能。为此,针对一种基于蓄电池和电容器的高能级混合储能模块化并联组网式脉冲功率电源系统,... 大容量金属化膜脉冲电容器并联组网的脉冲功率电源系统是电磁轨道炮的核心组成部分之一,其充电电压将直接决定系统的初始储能以及最终的炮口动能。为此,针对一种基于蓄电池和电容器的高能级混合储能模块化并联组网式脉冲功率电源系统,研究了其在充电过程中储能电容器组电压实时测量数据存在阶跃误差这一特殊实际问题。首先,分析了误差产生的机理;然后,利用仿真方法复现了故障出现的过程;最后,提出了充电电压闭环控制的改进方法,避免了脉冲功率电源系统实际过(欠)充造成的不利影响。 展开更多
关键词 脉冲电容 并联组网 脉冲功率电源 电磁轨道炮 充电控制 误差分析
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基于部分功率调控的有源–无源电容分裂叠加式高峰均比低频脉冲功率平抑方法 被引量:4
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作者 张佐乾 吴红飞 +3 位作者 杨帆 高桪 单鹏 邢岩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1154-1162,共9页
高峰均比低频脉冲电流载荷影响航天器电源系统高效稳定运行,基于大容量储能电容阵的脉冲功率被动平抑技术极大增加航天器系统的体积重量。以降低航天器电源系统体积重量为目标,提出基于部分功率调控的脉冲功率平抑方法。通过将无源解耦... 高峰均比低频脉冲电流载荷影响航天器电源系统高效稳定运行,基于大容量储能电容阵的脉冲功率被动平抑技术极大增加航天器系统的体积重量。以降低航天器电源系统体积重量为目标,提出基于部分功率调控的脉冲功率平抑方法。通过将无源解耦电容分裂为有源电容与无源解耦电容串联,不仅为负载提供稳定的供电电压,而且大幅增加解耦电容电压波动范围、减小解耦电容体积重量。由于有源电容仅需提供部分脉冲负载功率,有效降低了脉冲功率主动平抑所需额外增加的功率电路容量、体积重量和损耗。文中详细分析所提脉冲平抑系统架构、电路实现及其控制方法,实验结果证明了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 空间电源 高峰均比脉冲功率 功率解耦 部分功率变换 有源电容
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脉冲电源储能电容反向充电电压释放方法 被引量:10
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作者 刘建宝 邵英 秦昕昕 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期41-47,共7页
在放电主开关放置于储能电容支路的脉冲功率电源放电过程中,储能电容存在反向充电现象,反向电压无法释放,影响储能电容的使用寿命,并降低了脉冲功率电源的使用效率。在详细推导电容储能型脉冲功率电源放电过程的基础上,分析影响储能电... 在放电主开关放置于储能电容支路的脉冲功率电源放电过程中,储能电容存在反向充电现象,反向电压无法释放,影响储能电容的使用寿命,并降低了脉冲功率电源的使用效率。在详细推导电容储能型脉冲功率电源放电过程的基础上,分析影响储能电容反向充电电压的因素,讨论降低储能电容反向充电电压的途径,将放电主开关放置于负载支路的电路结构,实现了储能电容反向充电电压的释放。仿真和实验结果表明:调整放电开关位置后的脉冲功率电源负载电流特性与调整前基本一致,完全满足电磁发射的需求;同时,反向电压的及时释放提高了储能电容的使用寿命,增加了电磁发射系统的效率。 展开更多
关键词 脉冲功率电源 储能电容反向充电 脉冲成型网络 续流硅堆 电磁发射
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一种真空触发开关脉冲电源系统研究 被引量:2
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作者 张亚舟 李贞晓 +2 位作者 程年恺 田慧 栗保明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1469-1475,共7页
脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 k V的脉冲电... 脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 k V的脉冲电源。电源系统由17个118 k J电容储能模块并联组成,单个模块短路放电最大电流达52 k A,系统包含了充电、控制、测量子系统。电源在模拟负载上进行了单模块、系统同步与时序控制放电性能测试,并在电热化学发射装置上进行了发射试验。结果表明,系统输出的电流幅值较高且波形灵活可调,可靠性高,可满足电热化学发射试验的研究。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 脉冲功率电源 真空触发开关 电容储能模块
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一种基于MMC拓扑的高压电容器充电电源设计 被引量:1
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作者 张辰丰 栗保明 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2021年第4期63-68,共6页
电磁轨道炮的连发技术需要给其供电的脉冲功率源连续快速充放电。而这一过程的实现,需要对脉冲功率源中的高压电容器进行快速、可重复的充电操作,因此,充电电源的设计成为脉冲功率源系统设计过程中的重要一环,也是电磁轨道炮设计的一个... 电磁轨道炮的连发技术需要给其供电的脉冲功率源连续快速充放电。而这一过程的实现,需要对脉冲功率源中的高压电容器进行快速、可重复的充电操作,因此,充电电源的设计成为脉冲功率源系统设计过程中的重要一环,也是电磁轨道炮设计的一个组成部分。基于级联式模块化多电平变换器这一电路拓扑,设计了一种模块化的高电压电容器的充电电源,将其充电过程划分成了恒流充电和恒功率充电两个阶段;并在此基础上进行了用于电压保持的浮充部分电路设计和基于能量平衡的MMC半桥子模块间动态均压部分的控制设计。基于设计结果,通过仿真计算得到了充电过程的电压和电流波形,并验证了模块化电路结构的动态均压特性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器(MMC) 直流充电 电容器充电电源 脉冲功率
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电磁轨道发射用脉冲电源系统的发展与现状 被引量:8
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作者 孙志刚 刘宇鹏 郝兴斌 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2022年第7期49-63,共15页
脉冲电源系统是电磁发射系统的重要组成部分,其性能影响着电磁发射技术的工程化应用进程。本文针对不同储能形式下(电容储能、电感储能和惯性储能)脉冲电源系统的研究现状进行了总结和展望。电容储能型脉冲电源运行可靠、调控灵活,在不... 脉冲电源系统是电磁发射系统的重要组成部分,其性能影响着电磁发射技术的工程化应用进程。本文针对不同储能形式下(电容储能、电感储能和惯性储能)脉冲电源系统的研究现状进行了总结和展望。电容储能型脉冲电源运行可靠、调控灵活,在不同口径和射频需求下普遍适用;电容的低储能密度制约了在可移动平台上的发展,但由于技术成熟度最高,未来短期内是电磁发射工程应用的首选电源方案。电感储能型脉冲电源已初步完成千焦级模块的研制和兆焦级系统的搭建,但存在开关器件关断应力高和系统传输效率较低的问题,与工程应用存在一定差距。惯性储能型脉冲电源的储能密度最高,研究多集中于空心脉冲发电机,在理论分析、多物理场仿真等方面取得一定进展,高速实体电机的研制处于发展初期。 展开更多
关键词 脉冲功率电源 电磁轨道发射 电容储能 电感储能 惯性储能
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高储能密度电容器 被引量:16
11
作者 林福昌 代新 +2 位作者 徐智安 李劲 姚宗干 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期94-96,共3页
 电容器是脉冲功率设备的重要储能元件,提高电容器的储能密度能有效地减小脉冲电源的体积。根据箔式结构电容器的缺点及其击穿机理,采用金属化膜和混合膜结构技术,研制出了两种高储能密度高压脉冲电容器,储能密度分别超过800J/L和500J/L。
关键词 电容 储能密度 脉冲功率电源 击穿机理
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基于低压直流供电的100 kV重频高压电源 被引量:6
12
作者 何泱 耿力东 +3 位作者 冯传均 戴文峰 郝世荣 谢卫平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期3028-3034,共7页
为了满足小型化、重频化脉冲功率装置在无市电供应环境下的充电需求,研制了一种紧凑型重频高压电源。电源使用30 V低压直流供电,分别采用初级储能电容和多模块串联叠加结构实现输出功率的放大和100 kV高压的输出;通过仿真实验拟合输出... 为了满足小型化、重频化脉冲功率装置在无市电供应环境下的充电需求,研制了一种紧凑型重频高压电源。电源使用30 V低压直流供电,分别采用初级储能电容和多模块串联叠加结构实现输出功率的放大和100 kV高压的输出;通过仿真实验拟合输出电压和功率曲线,进而分析了模块和整机的性能;然后对电源各器件进行结构设计并完成了硅凝胶灌封;最后采用两组充电运行实验测试了电源系统的性能指标。最终测试结果表明:电源能够对320 nF电容负载充电至100 kV;平均充电功率大于10 kW;充电频率1~10 Hz可调;实际电源装置的输出功率小于仿真结果,可能是由反馈电流信号纹波过大和组装的等效阻抗更大所引起。该结果验证了重频高压电源技术方案的可行性,并为研制更高性能的紧凑型重频高压电源奠定了基础。 展开更多
关键词 高压电源 重频电源 模块串联 电容储能 脉冲功率
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集成式脉冲强磁场装置控制系统的研制 被引量:5
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作者 韩小涛 宋志伟 +4 位作者 谢剑锋 丁同海 丁洪发 彭涛 李亮 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期716-721,共6页
针对生物、医学和环保等领域对小型脉冲强磁场装置的科研需求,设计研制了磁感应强度为20 T级的集成式脉冲磁场装置。介绍了强磁场装置的构成,给出了出口保护电感的设计方法和计算实例,重点介绍了控制系统的设计和关键实现技术。控制系... 针对生物、医学和环保等领域对小型脉冲强磁场装置的科研需求,设计研制了磁感应强度为20 T级的集成式脉冲磁场装置。介绍了强磁场装置的构成,给出了出口保护电感的设计方法和计算实例,重点介绍了控制系统的设计和关键实现技术。控制系统提供了手动操作和自动操作两种控制模式,由主控程序和本地控制单元构成,两者之间由光纤连接,应用了有限状态机的通信机制,实现对实验流程的全过程控制、装置状态和采集数据的实时显示。实验测试结果表明,不同放电电压下对应的磁感应强度峰值比例关系的线性度优于2%;同一放电电压下多次放电的重复特性较好,峰值波动范围保持在1%以内,可以满足科研实验需要。 展开更多
关键词 脉冲强磁场 电容储能型电源 保护电感 控制系统 本地控制单元 有限状态机
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