CN1063384A - 串级补偿脉冲发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明串级补偿脉冲发电机通过将两台补偿式
脉冲发电机在机械上同轴、在电气上并联，从而提高
了这种强脉冲电源系统的功率增益和能量增益。这
种电源系统可以在没有外部电源的情况下依靠剩磁
的作用自激励磁。本发明适用于驱动大功率重复脉
冲的固体激光器的功率源，尤其适合于对机动性有特
殊要求的应用。
Description
本发明串级补偿脉冲发电机属强脉冲功率源工程技术领域。
现代高技术的许多领域，其发展日益依赖于强脉冲功率技术，从衡量某一脉冲功率源的几项最主要的技术指标，（比储能、比功率和脉冲重复率）来看，补偿式脉冲发电机具有明显的综合优势。
补偿式脉冲发电机将惯性储能，机电能量转换和脉冲成形三者融为一体。通过磁通的交替压缩与膨胀，实现部分机电能量的可逆转换。这既可省去大电流高重复率的放电开关，又能大大提高脉冲功率源的能量利用率。这些优良性能是其它类型的脉冲功率源所无法比拟的。
自1978年研制成第一台演示性的补偿脉冲发电机原型机以来，已经发展了两种类型的补偿脉冲发电机，即主动补偿型和被动补偿型，前者主要针对大功率固体激光器的应用，后者主要针对电磁发射应用。在强脉冲功率技术领域，对于脉冲功率数兆（106）瓦至数吉（109）瓦，半高脉宽数百微秒的输出要求，主动式补偿电机是目前最具竞争力的。迄今为止，主动式补偿电机都是单机运行方式，主机通过外接电容器励磁。这样，脉冲输出的重复频率最快也要数分钟一次，并且需要附加的励磁充电电源。这不仅限制了电源系统的灵活性和机动性，更不利于远离市电环境的作业（如用激光武器野战）。另外，单机的功率放大倍数和能量放大倍数也很有限，特别是当电机功率达到数吉瓦时，需要的励磁电容器将非常可观。例如美国Texas University的机电研究中心设计的一台13.4吉瓦（GW）的主动式补偿电机，用于驱动固体激光器氙灯，能量增益是10.6倍，功率增益7.16倍，需励磁电容器22千伏（KV）3.33毫法（mF）电容器通过高压充电机充电，因此电机不能连续输出。
为了实现小型化的重复脉冲功率源，使输出-输入（起励）的电流增益、能量增益以及功率增益足够大;为了满足机动性脉冲功率源（例如野战用激光武器驱动功率源），在没有市电的条件下能够可靠地自激起励，特作出本发明-串级补偿式脉冲发电机。
本发明是用两台一大一小的主动补偿脉冲发电机串级而成。在机械上二机的定子线圈按磁轴彼此错开一个在160°-200°范围内的某一固定角度，通过联轴器联接起来，并由同一原动机驱动。在电气上，大机的起始励磁由小机提供，小机的起始励磁由外直流电源或者由能被大机反馈充电的电容提供。两机之间大机对小机具有很强的正反馈、为了实现自激，初始起励还利用了电机的剩磁。为了抑制正反馈过强保证稳定自激，在二机端口之间串接一减耦电阻，通过调节这一电阻改变输出功率。
本发如附图1、2所示图中1是小电机，2是大电机，3是原动机，4是联轴器，5是直流电源，6是电容器，7是减耦电阻，8是轭流电感，9是负载，10、11、12是2极管，13、14是电阻，15是检测器，16是快速开关。
附图1中的小机1的起励电流是由外直流电源5供给的，随着机组转轴旋转到使小机1的磁通压缩时，小机1的电流增大形成一电流脉冲输出。由于小机1的起励支路串有一大的轭流电感8，小机1的输出电流绝大部分流向大机2，给大机2提供起始励磁电流。随着转轴旋转，使电机2的磁通压缩，大机2的电流增长形成一输出电流脉冲，其中大部分经2级管10供给负载9，小部分通过2级管11反馈回小机1，加强小机的起励电流。
附图2中，小机的励磁电流由脉冲电容器6供给。与附图1所示的不同之处在于，小机1起励是通过触发可控硅开关16，使电容器6放电来形成的，触发时刻应与小机1的转子族转到电感最大位置附近的时刻相同步，这是通过拾取转子转轴位置信号的相位检测器15来实现的。脉冲电容器6的补充充电则由大机2输出时通过2极管11、12及电阻13形成的通路来实现。脉冲电容器6的初始充电由电机的剩磁电压提供。
Claims (3)
1、一种串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，将两台脉冲发电机在机械上实现同轴，在电气上实现并联。
2、如权利要求1所述的串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，两台同轴补偿式脉冲发电机是一大一小的转机，并且二机的定子线圈按磁轴彼此错开一个在160°-200°范围内的某一固定角度，通过联轴器联接，由同一原动机驱动;在二机端口之间串接一减耦电阻和二极管;在接负载的线路上串接一个二极管;在接直流电源的线路上串一个大轭流电感和电阻。
3、如权利要求2所述的串级补偿式脉冲发电机，其特征在于，当使用电容器作电源时，要串接一个与电阻、2极管并联的与相位检测器相连的快速开关。
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| CN 91103277 CN1033546C (zh) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 串级补偿脉冲发电机 |
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| CN 91103277 CN1033546C (zh) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 串级补偿脉冲发电机 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|---|
| CN103475184A (zh) * | 2013-09-29 | 2013-12-25 | 哈尔滨工业大学 | 模块化惯性储能脉冲电源 |
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1991
- 1991-05-15 CN CN 91103277 patent/CN1033546C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN112104277A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-18 | 南京航空航天大学 | 一种开关磁阻重复频率功率脉冲发电机 |
| CN112104277B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-03-25 | 南京航空航天大学 | 一种开关磁阻重复频率功率脉冲发电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1033546C (zh) | 1996-12-11 |
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