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题名电容储能型脉冲功率电源研究进展
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作者
潘垣
戴玲
李黎
李化
陈立学
林福昌
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第8期3663-3681,共19页
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文摘
随着工业、军事和科研领域的发展,高功率瞬时放电的需求日益增长,电容储能型脉冲功率电源已广泛应用于电磁发射、粒子加速、激光驱动等场景。围绕该类电源系统的关键器件与系统集成技术,首先对比了间隙放电类与半导体类开关的主要类型、工作机理及性能,认为高性能半导体开关将在未来发展中发挥关键作用。接着,总结了脉冲电容器在自愈特性、接触劣化、电极设计与介质材料等方面的研究进展,其关键性能指标的协同提升仍然面临挑战。最后,分析了电源系统集成方面的研究方向,包括小型化与轻量化设计、重频能力、能量传输效率提升以及电磁发射高精度控制,对比分析了当前技术水平,并提出未来发展趋势。
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关键词
电容储能
脉冲功率电源
开关
电容器
电源系统集成
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Keywords
capacitive energy storage
pulsed power supply
switch
capacitor
power supply system integration
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分类号
TN86
[电子电信—信息与通信工程]
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题名电磁轨道发射中一体C形电枢尾翼倾角的约束条件
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作者
陈立学
任烨
徐晟钦
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《电工技术学报》
北大核心
2025年第17期5369-5378,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(92266301)。
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文摘
一体C形电枢作为直线式电磁发射器中将电能转化为动能的重要部件,其性能的优劣直接影响发射器的整体性能,电枢尾翼倾角作为发射器典型结构参数会对其发射性能产生重要影响。该文从枢轨接触压力、电枢结构完整性和发射速度三方面考虑,以平面电枢为例,首先通过理论分析探究了枢轨接触压力与电枢结构完整性约束下尾翼倾角的取值范围,然后通过有限元仿真研究了电枢尾翼倾角对发射速度的影响。结果表明:在载流裕度系数为0.7~0.9的区间内,尾翼倾角的临界值随裕度系数的增大而减小,同时在考虑枢轨接触压力和电枢结构完整性的前提下,30 mm口径电枢尾翼倾角的取值范围为20°~30°;在驱动电流波形和额定发射速度均相同的条件下,电枢发射所需的轨道长度随尾翼倾角的增大而减小,尾翼倾角取30°时的轨道长度是取20°时的83%,增大倾角可以减小发射所需的电流幅值和轨道长度。
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关键词
电磁轨道发射
C形电枢
尾翼结构参数
倾角
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Keywords
Electromagnetic rail launch
C-shaped armature
tail structure parameters
inclination
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分类号
TJ866
[兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
TM359.4
[电气工程—电机]
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题名多路并联真空断路器磁屏蔽结构设计与优化
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作者
李颖卓
陈立学
何莹辉
江林岳
徐晟钦
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第6期3065-3075,共11页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB2403600)。
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文摘
多路并联是发电厂侧真空断路器(vacuum circuit breaker,VCB)的发展趋势,并联导致的邻近效应和磁偏弧现象影响着VCB开断性能。首先,进行6路并联VCB有限元仿真,研究开断过程中邻路横向磁场(transverse magnetic field,TMF)作用下触头片的邻近效应和真空电弧截面的TMF分布。为了屏蔽邻路TMF,设计了一种非等厚铝屏蔽罩,并研究了铝屏蔽罩的磁场分布特性和涡流损耗特性,接着构建了以屏蔽罩开口处厚度、中部厚度、半径和长度为输入,电弧截面TMF分布的径向不对称度和屏蔽罩涡流损耗分别为输出的径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)模型,并结合非支配排序遗传算法II(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA2)对屏蔽罩结构进行优化。结果表明:当屏蔽罩开口处厚度为14.50 mm、中部厚度为5.53 mm、半径为110.12 mm、长度为258.81 mm时,屏蔽罩具有较高的屏蔽能力和较小的涡流损耗。最后检验了铝屏蔽罩在VCB开断过程中的瞬态屏蔽能力,结果表明铝屏蔽罩对于三相短路故障开断时的邻路横磁具有较好的屏蔽效果。
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关键词
真空断路器
横向磁场
屏蔽罩
涡流损耗
RBF神经网络
NSGA2优化算法
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Keywords
vacuum circuit breaker
transverse magnetic field
shielding cover
eddy current loss
RBF neural network
NSGA2 optimization algorithm
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分类号
TM561
[电气工程—电器]
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题名电磁斥力机构效率优化
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作者
何莹辉
陈立学
李颖卓
徐晟钦
邹昕阳
孙立康
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第4期1934-1943,共10页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB2403600)。
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文摘
电磁斥力机构(electromagnetic repulsion mechanism,EMRM)是实现断路器快速开断的重要设备,受限于涡流斥力的驱动原理,机构效率较低。为此结合频域分析,提出了一种频域参数解析计算的电磁斥力机构效率优化方法。首先,建立了机构有限元仿真模型,对比分析了斥力盘固定、运动情况下的电流与电磁力,发现运动过程互感变化对电流、电磁力影响小,解析分析中互感可简化为常数。然后,比较了不同方法计算等效参数用于解析分析的准确性,fω频域参数可较好解析电流。进一步分析了频率、线圈结构对互感梯度的影响,提出互感梯度可简化为线性减小的结论,获取了电磁力解析式。最后,在频域参数解析计算基础上提出了电磁斥力机构效率优化方法,对该研究斥力机构参数进行了优化,并通过有限元仿真计算验证了优化方法的有效性。
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关键词
断路器
电磁斥力机构
频域参数
解析计算
效率优化
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Keywords
circuit breaker
electromagnetic repulsive force mechanism
frequency domain parameters
analytical calculation
efficiency optimization
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分类号
TM561
[电气工程—电器]
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题名并联驱动型电磁斥力机构应力分布特性与优化
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作者
何莹辉
陈立学
李颖卓
徐晟钦
邹昕阳
孙立康
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第2期766-773,共8页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB2403600)。
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文摘
为保证多路并联断路器开断的快速性和同步性,提出了一种并联驱动型电磁斥力机构并针对该结构的应力分布特性和优化方法进行研究。首先,建立机构有限元模型,通过仿真分析应力分布特性,发现该结构具有2个应力集中区域。然后,提取机构洛伦兹力分布特性参数k,理论推导了k与线圈匝数、尺寸参数的解析形式并结合仿真计算获取了其解析式,研究了k值对机构最大应力的影响,发现存在较优k值使得机构最大应力较小。最后,对机构1/6模型进行受力分析,提出在径向力平衡时机构应力较小的结论,给出了径向力平衡时k值解析计算方法,对比不同结构仿真和解析计算下应力较优的k值验证了分析的正确性。结合k的解析关系和径向力平衡的k值计算方法可调整参数优化机构应力,该方法可用于并联驱动型电磁斥力机构参数设计。
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关键词
多路并联断路器
电磁斥力机构
应力分布
洛伦兹力分布
径向力平衡
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Keywords
multiple circuit breakers in parallel
electromagnetic repulsive force mechanism
stress distribution
Lorentz force distribution
radial force balance
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分类号
TM561
[电气工程—电器]
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题名滑动电接触梯度功能材料电枢熔化磨损特性仿真研究
被引量：3
- 6
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作者
邹昕阳
陈立学
王增基
许璇
张智榣
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机构
强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)
脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第19期5947-5957,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(92266301)。
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文摘
该文提出一种利用梯度功能材料电枢提高电枢表面熔点、降低电枢熔化磨损率,从而延长电磁轨道发射器中轨道使用寿命的方法,并通过多物理场耦合仿真选择合适的电枢梯度功能材料,研究梯度功能材料电枢的熔化磨损特性。在COMSOL Multiphysics仿真软件中采用“平板式”分层的梯度功能材料模型,将各层复合材料的物理性能表示为关于功能体材料体积分数的函数,模拟在电流流经结构体电阻以及电枢-轨道表面接触电阻产生的焦耳热影响下,电枢于初始阶段的熔化情况。结果表明,铬更适合作为功能体材料加入铝基体形成梯度功能材料电枢,铌、钼次之,而铜功能体梯度功能材料电枢的抗熔化磨损能力较弱。该文仿真实验和结果对梯度功能材料电枢的研发和试验具有一定的指导意义。
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关键词
电磁轨道炮
梯度功能材料电枢
熔化磨损
仿真分析
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Keywords
Electromagnetic railgun
functionally gradient material armature
melting wear
simulation analysis
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分类号
TJ866
[兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
TM153
[电气工程—电工理论与新技术]
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