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OMAL歐瑪爾磁開關脈沖壓縮系統研究
高電壓、高重復頻率脈沖的陡化對開關要求很高,而傳統的放電開關很難滿足高陡度脈沖的要求。OMAL磁開關脈沖壓縮技術能有效地陡化和壓縮脈沖,克服大功率開關性能的不足給脈沖功率系統帶來的限制。基于新型免磁芯復位電路的OMAL磁開關脈沖壓縮拓撲設計了單級OMAL磁開關脈沖壓縮系統。

OMAL歐瑪爾磁開關脈沖壓縮系統研究
選用IGBT作為單級OMAL磁開關脈沖壓縮系統的控制開關,并基于集成驅動模塊EXB841設計了IGBT驅動電路,利用RS觸發器設計了IGBT保護電路。基于非線性磁芯繞組的伏秒積方程,選擇鐵基納米晶合金和鐵氧體材料分別作為可飽和脈沖變壓器和OMAL磁開關磁芯,并確定其繞組匝數。深入研究了可飽和脈沖變壓器和OMAL磁開關的工作過程,給出該過程詳細的數學推導,得出回路方程,并通過Laplace變換及其反變換得到回路中的電壓及電流方程。通過分析得到脈沖壓縮系統穩定工作時,OMAL磁開關MS必須滿足的條件并對此提出了兩種解決方法。此外基于可飽和脈沖變壓器初級繞組繞線中流過的電流設計了磁芯繞組的線徑。利用Pspice仿真軟件對設計的單級OMAL磁開關脈沖壓縮系統進行了仿真,并通過仿真分析得到系統元件參數的變化對脈沖輸出變化影響很大,即設計OMAL磁開關脈沖壓縮系統時需要增強系統元件參數的穩定性。以上研究為OMAL磁開關脈沖壓縮系統的設計提供了理論支持。對開關試驗的控制程序按照功能進行模塊化劃分,編制了PLC控制軟件。通過上位機和下位機的配合運行,用戶可以對開關試驗進行靈活控制,對試驗的合閘開關、分閘開關和保護分開關進行合理地選擇搭配;可以任意設定試驗通電時間、試驗周期以及試驗次數;可以實時觀察試驗線路和開關動作;可以對這些試驗選擇和試驗結果進行保存、調用、編輯和打印,并可設定不同的操作權限;程序具有連鎖保護和報警等功能。 該控制系統可靠性高,操作方便,界面友好,有較大的靈活性,在目前的調試階段中運行狀態良好,體現出很好的實用價值。

OMAL歐瑪爾磁開關脈沖壓縮系統研究
設計的單級OMAL磁開關脈沖壓縮系統,在儲能電容初始充電電壓為-250V,負載為20Ω的模擬電阻時,得到負載脈沖峰值電壓約為-5.5kV,脈沖前沿約為100ns。可飽和脈沖變壓器和OMAL磁開關磁芯的飽和時間分別為47μs和1.4μs。實驗和仿真結果表明,設計的單級OMAL磁開關脈沖壓縮系統滿足預期指標。