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蓄电池型脉冲强磁场电源的大电流测量研究

作 者: 陈小毅
导 师: 丁同海
学 校: 华中科技大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 平顶长脉冲磁场 蓄电池型电源系统 大电流测量 Rogowski线圈 长时间低漂移积分器
分类号: TM912
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 2次
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内容摘要


基于高稳定度平顶长脉冲磁场的需求,国家脉冲强磁场科学中心(筹)建设了一套蓄电池型脉冲电源系统为磁体供电,以期实现40T以上的平顶长脉冲磁场。整个电源系统需在多个位置实时监测高达数十kA的直流大电流,对电流测量具有很高的要求。经过充分调研后发现,国内外满足此需求的测量装置普遍存在成本高、系统复杂等问题。据此,本文设计了以Rogowski线圈加积分器为测量主体的长脉冲大电流测量装置,经过上千次的测试,100s时间内,积分器自身误差始终低于1%,完全满足蓄电池脉冲电源系统的测量需求,保障了整个系统正常稳定的运行。本文内容主要涉及到直流大电流的测量;长时间低漂移积分器的设计;数据采集的实现;测量装置在整个电源系统各测试环节中的应用等。在直流大电流的测量方面,结合Rogowski线圈的原理及优点,确定了以Rogowski线圈作为测量电流信号的工具。在积分器的设计方面,比较了常用的几种积分器,选取模拟积分器作为主积分单元;在明确了数据采集系统所预期实现目标的基础上,确定了积分器的设计方案;制定出调节积分器积分误差的相应措施,并获得了良好的零漂特性;为积分模块设计了完善的控制系统,使其功能在控制系统的作用下得以很好的实现。在数据采集的实现方面,选用了合适的具有高速度、高精度的采集卡,将其与Rogowski线圈和积分器相配合,继而在总控系统的作用下,将积分器输出的信号,一路用于在数据采集界面上的显示,另一路用于实时保护系统以检测故障。最后,将长脉冲大电流测量装置应用于蓄电池型电源系统的相关实验及测试工作中,完成了包括主开关的性能测试、实时保护系统的测试、电源系统在磁体负载下的整体调试等实验,最终实现了32T长脉冲平顶磁场的阶段性目标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-15
  1.1. 课题研究背景  9-10
  1.2. 国内外研究现状  10-13
  1.3. 本文的主要工作  13-15
2. 蓄电池电源系统概述  15-19
  2.1. 供电电源  15-16
  2.2. 晶闸管开关  16-17
  2.3. 后备保护开关  17
  2.4. 控制系统  17-19
3. 脉冲大电流测量装置的设计  19-42
  3.1. ROGOWSKI 线圈在测量系统中的应用  20-21
  3.2. 积分器工作原理及误差分析  21-23
  3.3. 长时间低漂移积分器积分电路的设计  23-28
  3.4. 长时间低漂移积分器控制板的设计  28-37
  3.5. 长时间低漂移积分器的性能测试  37-38
  3.6. 数据采集卡  38-39
  3.7. 数据采集的实现  39-42
4. 实验与测试  42-51
  4.1. 实验准备工作  42-43
  4.2. 晶闸管开关的均流性实验  43-46
  4.3. 实时保护系统的测试  46-48
  4.4. 蓄电池电源系统的整体调试  48-50
  4.5. 本章小结  50-51
5. 总结和展望  51-53
  5.1. 全文工作总结  51-52
  5.2. 后续工作展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-56

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术(直接发电) > 蓄电池
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