超导储能电感用于重接型电磁推进电源的研究

为了验证高温超导储能电感作为重接型电磁推进脉冲电源的可行性,采用Ansoft Maxwell 3D建立了重接型电磁推进器瞬态仿真模型,脉冲电源的设计结合了多模块储能电感串联充电和并联放电的模式,电路中采用转换电容器限制断路开关工作过程中的高电压。电感和电容参数都对最佳触发放电位置有一定的影响,即对驱动线圈电流脉冲的上升沿时间有影响。因为驱动线圈建立磁场的速度决定抛体感应出的涡流大小,抛体受到的驱动力与驱动线圈磁场大小和磁场建立的速度都有关。在多级推进系统的参数设计时,除了减小触发放电位置外,还需适当地减小驱动线圈的电感和减小转换电容的参数。

超导电感储能脉冲输出电路的模块化设计及其关键问题

超导电感储能以其低损耗在高功率脉冲电源中有独特的优势。然而电感储能其能量不易释放,而且脉冲成形回路中使用的高功率断路开关也不易实现。文中研究的模块化超导电感脉冲输出电路不仅可以降低断路开关所需的关断电流,还可以增强输出脉冲电流波形的可调制性。然而,多模块集成时,各储能电感之间容易产生电磁耦合,影响放电效率。该文还详细分析了两模块集成时,储能电感之间的耦合对脉冲放电的影响,并研究了一种消除互感的办法。研究表明,将储能电感按照一定的位置规律摆放,即可消除互感,同时也能满足装置结构紧凑的要求,为超导电感储能的实际应用提供了一定的工程指引。

超导电感储能脉冲输出电路设计及其关键问题

针对电感脉冲输出容易产生高电压,而且一般的断路开关也不易快速切断大电流这两个问题,提出了用模块化技术和脉冲变压器降低断路开关的开断电流,用金属氧化锌阀片(MOV)保护超导电感上的过电压的技术方案.以超导电感脉冲输出的单模块电路为对象,重点分析了氧化锌避雷器(由MOV组成)的U1 mA(MOV通过1 mA电流时两端的电压)对脉冲输出波形的影响,提出了U1 mA的选择原则.同时讨论了断路开关的开断时间对脉冲输出的影响.实验验证了此单模块电路的脉冲输出效果.