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高温超导无损脉冲功率延迟网络研究

作　者: 黎志
导　师: 唐跃进
学　校: 华中科技大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 高温超导延迟网络高功率脉冲幅值衰减前沿畸变耦合系数
分类号: TN78
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 18次
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内容摘要

自从上世纪60年代马丁研究小组的开创性工作以来,脉冲功率科学与技术一直受到各国国防部门的高度重视,近年来高功率脉冲技术在民用方面也开始崭露头角。在高功率脉冲应用领域中,负载所需功率往往大于电源的供应能力,为了产生负载所需的高功率,常常将电源提供的脉冲延迟一定时间。在长延迟时间应用中,常导延迟线因衰减大、前沿差、功耗高以及占地广而难以满足要求,而超导体的零电阻与高载流特性潜在地具有解决衰减、畸变以及占地等问题。使用高温超导材料来制作大功率延迟线以及延迟网络的相关研究尚未见报道,本文对高温超导无损延迟网络进行了初步的试验研究以及工程应用探讨。本文首先从传输线理论出发简要讨论了延迟网络的基本特性,提出了一种求解延迟网络及类似的一阶线性常微分微分方程组的快速方法,得到了相似于一阶电路的简洁公式,并据此编写M程序进行了仿真研究。本文设计了一个小型高温超导延迟网络的试验系统,进行了电压脉冲试验、电流脉冲试验、改变脉宽试验以及负载匹配试验等,得到了如下结论:在匹配电阻性负载情况下,相比于常导有损延迟网络,超导无损延迟网络能显著减小电压脉冲的幅值衰减和电流脉冲的前沿畸变,并能显著提高功率的传送效率;为减小信号的失真,应使信号的主要频率分量尽可能地小于截止频率,并使延迟网络与负载相匹配。最后,本文研究了高温超导无损延迟网络工程应用相关的一些问题,给出了延迟网络的参数估算公式以及仿真算例,讨论了高温超导电感的实现问题,包括μH级小电感的制作方案和第二代高温超导带材性能的试验研究。重点研究了电感的布局问题,编写了绘制两平行电感耦合系数的空间分布与等值线的计算程序,并通过试验验证了数值计算的正确性,这对电感的低耦合布局具有很好的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 研究现状  11-14
  1.3 本文主要工作  14-15
2 延迟网络的基本理论及其仿真  15-27
  2.1 基本特性参数  15-18
  2.2 时域特性  18-23
  2.3 仿真分析  23-26
  2.4 本章小结  26-27
3 高温超导延迟网络试验及其分析  27-38
  3.1 试验电路及其参数  27-28
  3.2 电压与电流脉冲试验  28-34
  3.3 改变脉宽试验  34-36
  3.4 负载匹配试验  36-37
  3.5 本章小结  37-38
4 工程应用研究  38-52
  4.1 参数选取  38-40
  4.2 高温超导电感的实现  40-44
  4.3 电感的低耦合布局问题  44-51
  4.4 本章小结  51-52
5 全文总结及展望  52-54
  5.1 结论  52-53
  5.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录A 攻读硕士学位期间的主要成果  59-60
附录B 攻读硕士学位期间参加的课题项目  60-61
附录C 方波脉冲的源程序（M 文件）  61-63
附录D 任意输入响应的源程序（M 文件）  63-65
附录E 试验电路实物图  65-66
附录F 耦合系数空间分布的源程序（C 语言）  66-68

高温超导无损脉冲功率延迟网络研究

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