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电容储能脉冲功率源工作原理


2017-04-28 10:42   点击:52
                        电容储能是被研究最早的一种储能方式,也是目前应用最广的储能方式。其技术成熟,可用于毫秒、微妙、纳秒量级的脉冲功率装置中。作为储能器件,具有容量大、内部电感极小、耐压高的特性,储能达数千焦耳至数兆焦耳,缺点是储能密度低,在10^7J以上的装置上使用不够经济。模块化电容储能脉冲功率源系统主要由三个部分组成:
  ● 电容充电装置;
  ● 脉冲成形网络模块;
  ● 测控系统。
  电容储能脉冲功率源工作原理可以下图来说明


图示:单模块脉冲功率电源电路
  电容储能式功率脉冲电路包括高压充电电源U、储能电容C、阻尼二极管D1、主开关K1、调波电感L和负载R几部分。开关采用真空触发开关,应具有极高的di/dt性能。调波电感用来调整负载电流的幅度和脉宽。阻尼二极管的作用是防止反向电压对电容反向充电,避免损坏电容器。负载R包括轨道阻抗和电枢阻抗。假设开关是理想的,当开关K2闭合时,电容向负载放电,同时向电感充电,此阶段为电流上升阶段,二极管D1,反偏截止;当电流上升到最大值时,二极管D1正偏导通,阻止电流对电容反向充电,此时电感中积蓄的能量经二极管DI、D2继续向负载供应,此阶段为电流下降阶段。整个过程可用如下函数来表示

  式2中,I0为电流最大值;T为电流脉冲底宽。放电电流曲线见下图3。t<t0负载电流呈正弦变化;t≥t0负载电流呈指数变化。


图2:放电电流曲线

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