超导脉冲功率系统检测技术研究

论文摘要

随着脉冲功率技术的不断发展,其应用也越来越广泛。同时也对脉冲功率源在放电时间、电流幅值等方面都提出了更高的要求。近年来随高温超导技术的快速发展,其在脉冲功率技术中的应用也日益广泛。在脉冲功率技术中,超导磁体储能、超导脉冲变压器、超导开关都是高温超导技术在脉冲功率技术中的应用目标。本文基于高温超导储能磁体在脉冲功率技术中的应用,对超导脉冲功率系统检测进行了研究。高温超导储能技术是高温超导脉冲功率技术的一个重要部分,其功能是将能量压缩经过整形后快速释放,以得到高幅值、陡前沿、大功率的电脉冲。所以高温超导储能系统的状态及稳定性监控是超导脉冲功率系统的核心之一。论文首先阐述了对脉冲功率系统状态稳定性监控的意义和必要性,介绍了监控系统构成的一些相关理论。根据超导脉冲功率系统的特点确定了监控的硬件系统的构成。在单模块的基础上分析了双模块储能脉冲功率的特性,仿真分析发现超导磁体放电输出波形不仅与负载有关系,也与其连接方式及开关延时有关。论文根据超导系统的特点提出了一种基于虚拟仪器的数据采集系统。设计了基于LabVIEW的超导脉冲功率状态检测系统。通过各路传感器、信号调理电路和高精度数据采集系统,实现了对超导脉冲功率系统各个数据的精确采集,并利用虚拟仪器强大的数据处理能力,实现对超导脉冲功率系统运行状态的准确判断。本文设计的检测系统,能够实时数据采集、处理,在功能上能够满足高温超导脉冲功率系统监控的要求。能够为后期的实验分析提供准确的数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 脉冲功率技术研究现状
• 1.2.2 超导储能脉冲功率技术的研究状况
• 1.2.3 虚拟仪器
• 1.3 课题的目的及意义
• 1.4 本文的主要内容
• 1.5 本文创新点
• 第2章 检测系统的构建及硬件设计
• 2.1 检测系统硬件整体结构设计
• 2.1.1 系统需求分析
• 2.1.2 系统平台与系统结构体系确定
• 2.1.3 测试模块选择
• 2.1.4 硬件方案的设计
• 2.2 传感器原理及选型
• 2.2.1 温度传感器
• 2.2.2 脉冲电流传感器
• 2.2.3 电流/电压传感器
• 2.2.4 液面传感器
• 2.3 传感器信号调理
• 2.4 数据采集系统
• 2.4.1 模拟输入信号
• 2.4.2 模拟输入采集系统
• 2.4.3 模拟输入的技术指标
• 2.4.4 数据采集卡
• 2.4.5 信号调理
• 2.5 检测系统抗干扰设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 检测系统的软件设计及实现
• 3.1 测试系统模块
• 3.2 系统软件调试
• 3.3 系统模块特点结构介绍
• 3.3.1 系统数据采集模块介绍
• 3.3.2 文件操作模块
• 3.3.3 数据显示
• 3.3.4 数据操作
• 3.4 本章小结
• 第4章 脉冲功率系统特性分析
• 4.1 脉冲功率系统特征
• 4.1.1 超导储能磁体稳定分析
• 4.1.2 超导磁体的运行
• 4.1.3 超导储能系统脉冲成形回路
• 4.2 超导脉冲功率系统主电路及原理
• 4.2.1 单模块储能系统充放电过程
• 4.2.2 双模块储能脉冲功率系统
• 4.3 系统仿真
• 4.3.1 单模块脉冲功率源对负载放电仿真分析
• 4.3.2 双模块脉冲功率源同时对负载放电仿真分析
• 4.3.3 双模块脉冲功率源延时对负载放电仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 状态检测系统的应用
• 5.1 基于LabVIEW构建数据采集系统
• 5.2 多通道数据采集系统的构建
• 5.2.1 软件部分实现
• 5.3 实验验证
• 5.3.1 检测系统在超导开关实验中的应用
• 5.3.2 检测系统在超导脉冲变压器实验中的应用
• 5.3.3 检测系统在超导储能磁体实验中的应用
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目