CN105450077B - 多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置及控制方法，属于脉冲功率技术领域。其特征在于：包括控制模块以及与控制模块相连的至少一组高温超导脉冲变压器，对高温超导脉冲变压器进行充电的初级充电电源，对高温超导脉冲变压器的原边绕组之间实现能量的回收和释放的转换模块，控制模块对转换模块进行控制；同时设置有负载开关。通过本多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置及控制方法，可对高温超导脉冲变压器原边绕组的剩余能量进行回收和释放，更加高效地利用高温超导脉冲变压器储能和放电特性，提高系统的输出功率和能量传输效率，并能有效的改善输出波形。
Description
技术领域
多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置及控制方法，属于脉冲功率技术领域。
背景技术
脉冲功率技术是当前国际上非常活跃的前沿高科技之一，其研究的主要内容是如何经济地和可靠地储存能量，并将大能量和大功率有效地传输到负载上，以高电压、大电流、高功率、强脉冲为特点，也称为高功率脉冲技术。脉冲功率技术在国防科研、高新技术研究和民用工业等领域中发挥着越来越广泛的重要应用。在军事研究领域，脉冲功率技术可以为脉冲激光武器、粒子束武器、高功率微波武器、电化学炮、各种电磁弹射系统等新概念武器提供大功率脉冲电源；在现代科学研究领域，脉冲功率技术还可应用于受控核物理试验、强流粒子束加速器、脉冲强磁场、超高速碰撞力学以及半导体离子注入等研究方面；在民用工业领域，脉冲功率技术还可应用于机械加工、材料处理、环境治理、生物医疗等方面。由于军事武器、科学实验和民用工业领域对脉冲功率技术中能量存储、功率脉冲的上升时间、平顶度、重复率、稳定性和设备寿命等方面的提出了较高的要求，人们对脉冲功率技术提出了许多新的挑战，也促进了它向更广宽度发展。
一般来说，脉冲功率装置主要包括初级能源、中间储能、脉冲成形或能量压缩等三大部分，而中间储能元件是脉冲功率技术中的基础元件，是脉冲功率技术的关键部件，直接影响着脉冲功率装置的小型化、轻量化和模块化等应用发展方向。现有的脉冲功率装置中的储能元件大多采用电容器，存在以下缺点：（1）电容器的储能密度不高，很难降低脉冲功率装置的体积；（2）电容器具有一定的漏电流，不能长时间储能。超导电感的储能密度大，比电容器高1～2个数量级，且损耗小、储能效率高、能够较长时间储能，在脉冲功率技术中展现出了良好的应用前景。而且随着高温超导材料生产技术的不断发展，超导电感的单位体积储能密度会越来越高，符合脉冲功率装置小型化和轻量化的要求。
当前基于高温超导电感储能的脉冲功率技术实施模式主要有两种：一种是高温超导电感串联充电并联放电模式；另一种是基于高温超导脉冲变压器储能和放电模式。
高温超导电感串联充电并联放电模式，主要是以高温超导电感模块的叠加来实现输出电流脉冲的增大。它存在的问题是如果要得到幅值非常高的电流脉冲，则需要叠加的超导电感模块非常多，使系统的规模非常大，这不利于脉冲功率装置的实施和控制；而且由于放电时会在电感两端产生高电压，断路开关技术也是限制其发展的主要因素之一。
基于高温超导脉冲变压器储能和放电模式，以空心高温超导脉冲变压器为储能和脉冲压缩元件，集储能与脉冲成形于一体，易于集成化和模块化。高温超导脉冲变压器的原边储能绕组为多匝线圈，用高温超导Bi系或Y系带材绕制，副边绕组为几匝线圈，用铜线绕制。在储能期间，原边绕组的充电电流接近高温超导电感线圈的临界电流，副边绕组电感线圈中的电流为零。放电时，高温超导脉冲变压器的原边绕组切换到放电回路，使得原边电流迅速衰减，在原边与副边的互感作用下，副边绕组感应出高幅值的电流脉冲。
在现有技术中，申请号分别为CN2006101250531和CN201210228710的中国专利分别公开了高温超导磁体脉冲成形装置和一种基于超导常导混合脉冲变压器的脉冲功率电源。其中申请号为CN2006101250531的专利采用多模块高温超导电感串联充电并联放电，再利用高温超导脉冲变压器降压升流的工作原理，其优点是可以有效的减少高温超导电感的模块数，使系统体积减小，而其缺点是放电后各高温超导电感和高温超导脉冲变压器原边仍有较多能量剩余，能量传输效率偏低，而且各高温超导储能电感对高温超导脉冲变压器原边绕组放电属于电感对电感放电，电流的突变会产生很高的电压，需要附加保护装置；申请号为CN201210228710的专利采用的是自耦变压器原理的储能放电模式，是变压器的原边和副边串连充电，共同储能，其放电模式为变压器原边和副边共同利用电容器做转换模块，使副边回路感应出大电流脉冲，优点是储能和放电效率高，而其缺点是常导的副边参与储能时会增加损耗，不易实现多模块长时间储能，不易实现模块化。
在现有技术中，文献R. W. Design and Testing of a Novel Inductive PulsedPower Supply Consisting of HTS Pulse Power Transformer and ZnO-BasedNonlinear Resistor [J]. IEEE Transaction on Plasma Science, 2013, 41(7):1781-1785. 提出了一种在放电时将原边电感中的电流切换到非线性电阻性放电回路。该模式的优点是在放电过程中，原边绕组的电压得到有效的限制；而存在的问题是：（1）原边对电阻性放电回路放电，因此不可避免的会产生能量损耗；（2）增大放电回路电阻可以有效降低能量损耗，提高系统传输效率，但是增大放电回路电阻，在放电时超导脉冲变压器原边产生的电压也会提高，不利于系统安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可对高温超导脉冲变压器原边绕组的剩余能量进行回收和释放，更加高效地利用高温超导脉冲变压器储能和放电特性，提高系统的输出功率和能量传输效率，并能有效的改善输出波形的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置及控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，其特征在于：包括控制模块以及与控制模块相连的：
至少一组高温超导脉冲变压器，控制模块控制高温超导脉冲变压器的原边绕组实现串联；
初级充电电源，初级充电电源通过控制模块对完成串联的高温超导脉冲变压器的原边绕组进行充电，控制模块同时对初级充电电源的工作状态进行控制；
转换模块，转换模块通过控制模块与高温超导脉冲变压器的原边绕组相连，与高温超导脉冲变压器的原边绕组之间实现能量的回收和释放，控制模块对转换模块的导通状态进行控制；
同时设置有负载开关，高温超导脉冲变压器的副边绕组通过负载开关连接负载。
优选的，所述的控制模块包括：信号处理单元以及由信号处理单元实现控制的断路开关单元以及闭合开关单元。
优选的，在所述的断路开关单元中包括由所述信号处理单元控制开合同时与高温超导脉冲变压器数量相符的至少一个开关，开关串联在初级充电电源与高温超导脉冲变压器原边绕组之间以及相邻高温超导脉冲变压器原边绕组同名端与非同名端之间。
优选的，在所述的闭合开关单元中包括由所述信号处理单元控制开合同时与高温超导脉冲变压器数量相符的至少一组开关，开关分别串联在高温超导脉冲变压器原边绕组的同名端和非同名端与转换模块的并联回路中。
优选的，所述的转换模块包括电容器C1、晶闸管S1~S2以及二极管D4，电容器C1的一端同时连接晶闸管S1的阳极以及二极管D4的阴极，电容器C1的另一端与晶闸管S2的阳极并联后同时通过闭合开关单元中的开关连接高温超导脉冲变压器的同名端；晶闸管S2的阴极与晶闸管S1的阴极以及二极管D4的阳极并联后通过闭合开关单元中的开关连接高温超导脉冲变压器的非同名端。
优选的，所述的高温超导脉冲变压器的数量为1~32个，同时置于低温杜瓦中。
优选的，所述的高温超导脉冲变压器的原、副边绕组耦合系数大于0.9，变比为5~50。
多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置实现的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，启动多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的控制方法；
步骤b，控制模块发出控制信号，断开高温超导脉冲变压器与转换模块之间的连接，同时控制转换模块截止；
步骤c，控制模块发出控制信号，闭合高温超导脉冲变压器与初级充电电源之间的连接，并设定充电电流参数；
步骤d，控制模块向初级充电电源发出控制信号，初级充电电源对各模块高温超导原边串联充电；
步骤e，信号处理单元判断高温超导脉冲变压器原边绕组的电流值是否达到预设值，如果电流值达到预设值，执行步骤f，否则返回步骤d；
步骤f，控制模块发出控制信号，闭合高温超导脉冲变压器与转换模块之间的连接，同时控制初级充电电源停止充电；
步骤g，控制模块判断是否接到放电指令，如果未接到放电指令，重复执行该步骤g，如果接到放电指令，执行步骤h；
步骤h，通过控制模块中的信号处理单元调整转换模块的延时导通时间；
步骤i，控制模块中的信号处理单元发出控制信号，断开各高温超导脉冲变压器原边绕组之间的连接，并延时导通转换模块中的晶闸管；
步骤j，转换模块导通延时之后，放电过程结束，控制模块存储检测到的输出波形数据；
步骤k，控制模块判断是否收到继续工作指令，如果收到继续工作指令，返回步骤b，如果未收到继续工作指令，执行步骤l；
步骤l，结束。
优选的，步骤c中所述的充电电流参数，包括初级充电电源的输出电流值I1以及高温超导脉冲变压器原边绕组的临界电流值Ic，且I1＜Ic。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、高温超导脉冲变压器原边绕组漏电感中的能量通过转换模块中的电容器回收，再反馈给高温超导脉冲变压器，提高了能量的传输效率，同时避免了原边绕组中存在有大量的能量剩余；
2、多模块高温超导脉冲变压器原边电感串联充电，由于未设置常导体，同时由于超导电感内阻为零，因此充电过程中损耗较低，对初级充电电源的功率要求较低，提高了储能效率，减少了设备成本；
3、高温超导脉冲变压器用电容器限压，使原边超导绕组在放电瞬间不会出现高幅值电压脉冲，降低了系统对断路开关的要求；
4、通过对转换模块中开关开通时间的控制，可以得到不同宽度的双电流脉冲，有利于增强输出脉冲的调控性，以改善输出波形；
5、高温超导脉冲变压器集超导储能和脉冲成形于一体，高温超导储能密度高，降低了系统的体积和重量。
附图说明
图1为多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置原理方框图。
图2为多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置控制模块原理方框图。
图3为多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置电路原理图。
图4为多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置控制方法流程图。
具体实施方式
图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。
如图1所示，多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，包括初级充电电源、控制模块、转换模块、负载开关、负载以及多个置于低温杜瓦内的多个高温超导脉冲变压器。控制模块与初级充电电源、转换模块双向连接，控制模块同时与多个高温超导脉冲变压器的原边绕组双向连接。初级充电电源通过控制模块对高温超导脉冲变压器的原边绕组电感进行充电，使高温超导脉冲变压器模块的原边绕组电感储存一定的能量，且保持超导态；控制模块同时对初级充电电源的充电状态进行控制。高温超导脉冲变压器的原边绕组同时通过控制模块与转换模块相连，通过控制模块控制各高温超导脉冲变压器对转换模块并联放电，使各高温超导脉冲变压器模块的原边电流迅速变化，使副边感应出电流脉冲；控制模块同时对转换模块的工作状态进行控制。高温超导脉冲变压器的副边绕组通过负载开关连接负载，各高温超导脉冲变压器的副边绕组输出的电流脉冲经过负载开关进一步叠加后输出给负载，形成所需要的更大的电流脉冲。
在本多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置中，置于低温杜瓦内的多个高温超导脉冲变压器，其数量为1~32个，高温超导脉冲变压器为空心的降压升流变压器，原边绕组匝数较多，电感较大，由高温超导Bi系或Y系带材绕制，用于储能，具有较好的载流特性，能够承受较高的磁场；副边绕组匝数较少，由截面较大的铜线绕制，用于产生大电流脉冲，原、副边绕组耦合系数一般设计为0.9以上，变比为5~50；高温超导脉冲变压器是本多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的能量存储中心，同时又是脉冲成形单元，实现储能和脉冲成形集成，易于模块化管理和控制，可以采用制冷机直接冷却方式或低温液体介质冷却方式冷却到临界温度以下。
在图2所示的控制模块原理方框图中，虚线箭头表示控制信号流向，实现箭头表示电流信号流向。上述的控制模块包括：信号处理单元以及由信号处理单元控制的闭合开关单元和断路开关单元。断路开关单元中设置有数量与高温超导脉冲变压器的数量相同的多个开关，初级充电电源通过断路开关单元中的多个开关分别与每个高温超导脉冲变压器的原边绕组相连。在闭合开关单元中设置有数量与高温超导脉冲变压器的数量相同的多组开关，高温超导脉冲变压器的原边绕组通过相对应的开关与转换模块相连。闭合开关单元以及断路开关单元中的多个开关由高速可控开关和大功率二极管组成，以实现各个高温超导脉冲变压器的不同连接状态。
在放电过程中，转换模块将高温超导脉冲变压器的原边绕组漏感中存储的能量进行回收，然后再次释放给高温超导脉冲变压器，提高了能量传输效率；同时放电过程中限制了原边绕组的过电压。
在如图3所示的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置电路原理图中，以设置三个高温超导脉冲变压器为例。变压器T1~T3为置于低温杜瓦中的三个高温超导脉冲变压器，电源B1为上述的初级充电电源，处理器U1为上述的控制模块中的信号处理单元。开关K1~K3为上述控制模块断路开关单元中的开关，开关K11~K12、开关K21~K22以及开关K31~K32为上述控制模块闭合开关单元中的开关，晶闸管S1~S2、二极管D4以及电容器C1组成上述的转换模块，二极管D1~D3组成上述的负载开关。
如图3所示，初级充电电源的正极串联开关K1后连接高温超导脉冲变压器T1原边绕组的同名端，高温超导脉冲变压器T1原边绕组的非同名端串联开关K2后连接高温超导脉冲变压器T2原边绕组的同名端，高温超导脉冲变压器T2原边绕组的非同名端串联开关K3后连接高温超导脉冲变压器T3原边绕组的同名端，高温超导脉冲变压器T3原边绕组的非同名端连接到初级充电电源的负极。
电容器C1的一端同时连接晶闸管S1的阳极以及二极管D4的阴极，电容器C1的另一端与晶闸管S2的阳极同时并联开关K11、开关K21、开关K31的一端，开关K11、开关K21、开关K31的另一端分别与高温超导脉冲变压器T1~T3原边绕组的同名端连接。晶闸管S2的阴极与晶闸管S1的阴极以及二极管D4的阳极并联后同时并联开关K12、开关K22、开关K32的一端，开关K12、开关K22、开关K32的另一端分别与高温超导脉冲变压器模块T1~T3的非同名端连接。
在放电过程中，转换模块中电容器C1一方面将高温超导脉冲变压器的原边绕组漏感中存储的能量回收，再释放给高温超导脉冲变压器，提高了能量传输效率；另一方面在放电过程中限制了原边绕组的过电压。电容器C1参数的选取要考虑高温超导脉冲变压器模块原边绕组漏感的储能和原边绝缘强度，使放电过程中电容器的电压小于原边能够承受的最大电压。通过设置转换模块，可以实现高温超导脉冲变压器的原边绕组漏感中存储的能量回收，避免了原边绕组中存在有大量的能量剩余。
高温超导脉冲变压器T1~T3的副边绕组分别经过二极管D1~D3后并联连接到负载R1。高温超导脉冲变压器T1~T3副边绕组的同名端分别与二极管D1~D3的阴极连接，二极管D1~D3的阳极连接负载R1的一端，负载R1的另一端同时连接高温超导脉冲变压器T1~T3副边绕组的非同名端。
控制电路中的处理器U1分别引出控制信号线连接初级充电电源B1、晶闸管S1~S2的控制端、闭合开关单元中的开关K11~K12、开关K21~K22以及开关K31~K32的控制端以及断路开关组中的K1~K3的控制端。高温超导脉冲变压器T1~T3置于低温杜瓦中。
如图4所示，多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤1，开始；
启动多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的控制方法；
步骤2，断开闭合开关组成的开关以及转换模块中的晶闸管；
控制模块中的信号处理单元发出控制信号，使闭合开关单元中的开关K11~K12、开关K21~K22以及开关K31~K32断开，同时使转换模块中的晶闸管S1~S2断开；
步骤3，闭合断路开关单元；
控制模块中的信号处理单元发出控制信号，使断路开关单元中的开关K1~K3闭合；
步骤4，设定充电电流参数；
通过控制模块中的信号处理单元设定初级充电电源的输出电流值I1以及高温超导脉冲变压器原边绕组的临界电流值Ic，且I1＜Ic；
步骤5，开始充电；
通过控制模块中的信号处理单元向初级充电电源发出控制信号，控制初级充电电源对各模块高温超导原边串联充电；
步骤6，判断高温超导脉冲变压器原边绕组的电流值；
信号处理单元对高温超导脉冲变压器原边绕组的电流值进行判断，如果电流值达到初级充电电源的输出电流值I1，执行步骤7，否则返回步骤5；
步骤7，控制闭合开关单元中的开关闭合，并停止充电；
控制模块中的信号处理单元发出控制信号，使闭合开关单元中的开关K11~K12、开关K21~K22以及开关K31~K32闭合，同时向初级充电电源发出控制信号，停止初级充电电源对高温超导脉冲变压器原边绕组进行充电；
闭合开关单元中的开关闭合之后，高温超导脉冲变压器的原边电流在闭合开关单元和断路开关单元中构成闭合续流通路，进入短时间的储能状态；
步骤8，是否接到放电指令；
信号处理单元判断是否接到放电指令，如果未接到放电指令，重复执行该步骤，如果接到放电指令，执行步骤9；
步骤9，调整转换模块的延时时间；
通过控制模块中的信号处理单元调整转换模块中晶闸管S1~S2导通的延时时间T1、T2；
步骤10，控制断路开关单元中的开关断开，延时闭合转换模块中的晶闸管；
控制模块中的信号处理单元发出控制信号，使断路开关单元中的开关K1~K3断开，并延时时间T1之后闭合转换模块中的晶闸管S1，再延时时间T2后闭合转换模块中的晶闸管S2；
步骤11，存储检测到的波形；
晶闸管S2导通之后，放电过程结束，信号处理单元存储检测到的输出波形数据；
步骤12，收到继续工作指令；
控制模块判断是否收到继续工作指令，如果收到继续工作指令，返回步骤2，如果未收到继续工作指令，执行步骤13；
步骤13，结束；
多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的控制方法运行结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，其特征在于：包括控制模块以及与控制模块相连的：
至少一组高温超导脉冲变压器，控制模块控制高温超导脉冲变压器的原边绕组实现串联；
初级充电电源，初级充电电源通过控制模块对完成串联的高温超导脉冲变压器的原边绕组进行充电，控制模块同时对初级充电电源的工作状态进行控制；
转换模块，转换模块通过控制模块与高温超导脉冲变压器的原边绕组相连，与高温超导脉冲变压器的原边绕组之间实现能量的回收和释放，控制模块对转换模块的导通状态进行控制；
同时设置有负载开关，高温超导脉冲变压器的副边绕组通过负载开关连接负载；
所述的控制模块包括：信号处理单元以及由信号处理单元实现控制的断路开关单元以及闭合开关单元；
在所述的闭合开关单元中包括由所述信号处理单元控制开合同时与高温超导脉冲变压器数量相符的至少一组开关，开关分别串联在高温超导脉冲变压器原边绕组的同名端和非同名端与转换模块的并联回路中；
所述的转换模块包括电容器C1、晶闸管S1~S2以及二极管D4，电容器C1的一端同时连接晶闸管S1的阳极以及二极管D4的阴极，电容器C1的另一端与晶闸管S2的阳极并联后同时通过闭合开关单元中的开关连接高温超导脉冲变压器的同名端；晶闸管S2的阴极与晶闸管S1的阴极以及二极管D4的阳极并联后通过闭合开关单元中的开关连接高温超导脉冲变压器的非同名端。
2.根据权利要求1所述的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，其特征在于：在所述的断路开关单元中包括由所述信号处理单元控制开合同时与高温超导脉冲变压器数量相符的至少一个开关，开关串联在初级充电电源与高温超导脉冲变压器原边绕组之间以及相邻高温超导脉冲变压器原边绕组同名端与非同名端之间。
3.根据权利要求1或2所述的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，其特征在于：所述的高温超导脉冲变压器的数量为1~32个，同时置于低温杜瓦中。
4.根据权利要求1或2所述的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置，其特征在于：所述的高温超导脉冲变压器的原、副边绕组耦合系数大于0.9，变比为5~50。
5.利用权利要求1~4任一项所述的多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置实现的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，启动多模块高温超导脉冲变压器脉冲成形装置的控制方法；
步骤b，控制模块发出控制信号，断开高温超导脉冲变压器与转换模块之间的连接，同时控制转换模块截止；
步骤c，控制模块发出控制信号，闭合高温超导脉冲变压器与初级充电电源之间的连接，并设定充电电流参数；
步骤d，控制模块向初级充电电源发出控制信号，初级充电电源对各模块高温超导原边串联充电；
步骤e，信号处理单元判断高温超导脉冲变压器原边绕组的电流值是否达到预设值，如果电流值达到预设值，执行步骤f，否则返回步骤d；
步骤f，控制模块发出控制信号，闭合高温超导脉冲变压器与转换模块之间的连接，同时控制初级充电电源停止充电；
步骤g，控制模块判断是否接到放电指令，如果未接到放电指令，重复执行该步骤g，如果接到放电指令，执行步骤h；
步骤h，通过控制模块中的信号处理单元调整转换模块的延时导通时间；
步骤i，控制模块中的信号处理单元发出控制信号，断开各高温超导脉冲变压器原边绕组之间的连接，并延时导通转换模块中的晶闸管；
步骤j，转换模块导通延时之后，放电过程结束，控制模块存储检测到的输出波形数据；
步骤k，控制模块判断是否收到继续工作指令，如果收到继续工作指令，返回步骤b，如果未收到继续工作指令，执行步骤l；
步骤l，结束。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：步骤c中所述的充电电流参数，包括初级充电电源的输出电流值I1以及高温超导脉冲变压器原边绕组的临界电流值Ic，且I1＜Ic。
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| 基于超导储能脉冲变压器的多模块脉冲电源设计;李海涛 等;《超导技术》;20120831;第40卷(第8期);第37-38页 * |
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