基于超导储能脉冲变压器的副边延时型脉冲电源系统设计

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1、国内图书分类号:TM834密级:公开国际图书分类号:621.3西南交通大学研究生学位论文基于超导储能脉冲变压器的副边延时型脉冲电源系统设计年级2015姓名徐清颖申请学位级别工学硕士专业电气工程指导教师董亮副研究员二零一八年五月ClassifiedIndex:TM834U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeDissertationTheSystemDesignofPulsedPowerSupplyBasedonSuperconductingPulsedPowerTransformerswithTimeDelayEffectofthe

2、SecondarySideGrade:2015Candidate:XuQingyingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateResearcher.DongLiangMay.2018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解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

3、扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保密口，在年解密后适用本授权书；2.不保密口，使用本授权书。”（请在以上方框内打叫）学位论文作者签名：徐指导老师签名：查扣消极日期：Joi!.r-.,.r日期：2-0/t.r.1(西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要作为一门多学科交叉的新兴技术学科，脉冲功率技术在包括国防、工业以及民用在内的多个领域发挥着重要作用。超导磁储能具有的高密度、无损耗的特点能够帮助超导脉冲功率装置实现小型化、集成化以及实用化的发展目标。然而超导电感在脉冲功率系统的放电过程中依然存在着承载高电压的风险，需要通过优化放电模式、断路开关以及保护电路来改善系统的整体

4、性能。本论文结合目前出现的基于高温超导脉冲变压器的脉冲功率系统，设计了一种副边电路延时型超导脉冲功率系统，并搭建实验平台对提出的电源系统进行相关的脉冲放电实验研究。论文首先经过理论与仿真分析，对现有的基于超导磁储能的放电模式与基于超导脉冲变压器的放电模式展开研究。经过对比，发现各种放电模式各有特点，其中基于超导脉冲变压器的放电模式可以实现储能-放电一体化，在结构、重量上具有很大的优势。此外，本实验室提出了具有限压结构型以及自耦式脉冲功率放电模式，有效地限制了断路开关动作瞬间的高电压并提高了系统能量转换率。然后，基于传统的超导脉冲变压器型脉冲功率电源，本文设计了一种副边延时型脉冲功率系统，利用

5、副边开关的延迟闭合，与原边电路形成一个可控时间差，使得原边能量在超导电感与电容中形成更加理想的分配，从而在负载输出更合需要的脉冲波形。经过仿真与实验分析可知，相比于相同条件下的传统放电模式，在较好的延时条件下该系统将产生具有更高脉冲峰值、更高能量转换效率与更加品质优良的脉冲输出。之后，为了扩大脉冲功率系统的应用范围，本文设计了一种改进型的多模块电感型脉冲功率系统，对于影响模块之间耦合效应的阵列结构、模块数量N、阵列半径R等参数进行了着重的理论与仿真分析。分析认为可以利用环形结构通过采取增加模块数量、增加排布紧密度的方式来增加模块之间的互耦效应，从而提高系统的整体性能，为扩大脉冲功率电源的应用

6、范围和提高多模块系统性能提出了新的思路与方法。最后，将论文提出的副边延时型脉冲功率系统扩展为多模块系统，经过仿真，证明了具有六模块的副边延时型脉冲功率系统具有可行性。关键词：脉冲功率；高温超导；脉冲变压器；延时性；多模块；互耦效应西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractAsanewinterdisciplinary，pulsedpowertechnologyplaysanimportantroleinmanyfields,includingnationaldefense,industryanddailyindustry.Becauseofthecharacteristicsof

7、highdensityandlow-lossofsuperconductingmagneticenergystorage,therequirementsofminiaturization,integrationandpracticalutilitycanbeachievedinsuperconductingpulsedpowerdevices.However,superconductinginductorha