摘要：谐振型电容器充电电源因其高效、高功率密度被广泛应用于脉冲功率领域,其控制方法多为断续模式的恒流控制,控制简单但存在充电速度慢、开关器件应力大的缺点。恒功率控制可以加快充电速度,但电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)谐振电流峰值大、平均值小,器件应力大;电流连续模式(continuous conduction mode,CCM)充电后期开关频率高,硬关断损耗与干扰严重。为了实现电容器恒功率充电的同时弥补单一CCM或DCM模式充电的不足,该文提出一种新型多模态恒功率控制策略,综合利用CCM电流平均值大、峰值小与DCM开关损耗小的优势。状态平面法便于准确直观分析谐振电路变模式恒功率充电过程,因此文中通过CCM与DCM运行时的状态轨迹推导出恒功率控制模型,设计并实现各充电模态的平滑切换。最后通过实验验证,该多模态恒功率控制策略能够在显著加快充电速度的同时不增加开关器件应力。

摘要：国家脉冲强磁场科学中心(筹)在国际上首次大规模地将铅酸蓄电池用于脉冲强磁场,该蓄电池型电源由900台12 V/200 Ah的阀控式铅酸蓄电池通过串并联组成770 V/35 k A/2 s的电源系统,初步实现了35.8 T/2 s的长脉冲磁场以及25 T/200 ms/0.01%的高精度平顶磁场,拓宽了科学实验的研究领域。为了提高科学实验的效率、电源系统的安全性以及电池的寿命,专门研制了一套蓄电池性能测试平台。该平台由基于IGBT并联的脉冲放电开关、阻性负载、电压电流测量以及基于Lab VIEW的控制系统等组成,可以实现蓄电池静态和动态性能的测定。试验结果表明该平台运行可靠,满足设计要求。

摘要：针对现有脉冲强磁场实验装置的监控系统操作繁琐、交互性差等问题,研制了脉冲强磁场装置监控软件系统,从监控软件系统采用C/S结构、监控内部通信采用TCP和UDP混合协议,控制软件与装置的通信采用TCP、OPC技术,界面设计采用Flash开发程序等方面分析关键技术,实现了远程监视和控制功能,应用效果良好,为强磁场下的科学研究提供了良好的操作平台。

摘要：双极板作为质子交换膜燃料电池中最重要的部件之一,与气体扩散层之间的接触电阻直接影响电池的效率和输出性能。考虑到传统离线接触电阻测试方法在适用范围的限制性和测量准确度方面的问题,设计了一种用于双极板接触电阻测量的带凸台面结构的新型镀金铜板,并对其进行了有限元力学仿真分析和实验研究。仿真分析显示该结构设计提高了碳纸和待测样品接触面上受力的均匀性,实验结果也验证了采用该新型铜板结构极大地提高了样品电阻值的准确性。

摘要：镁合金作为目前工程应用中最轻质的金属结构材料之一,因其多种优良特性而广泛应用于轻量化设备制造中。然而,镁合金在室温下的塑性形变能力较差,传统加工工艺难以满足镁合金工件成形制造的需求。利用电磁力驱动金属材料发生高速变形的电磁成形技术可有效解决上述问题,其极高的应变速率能显著改善镁合金材料的成形性能,提升室温下的成形极限。然而,目前关于镁合金电磁成形的研究,大多使用驱动片与加热装置辅助,其工装较为复杂,且工件变形质量难以保证;辅助装置的添加也难以用于微小管件的成形。因此该文提出室温下的镁合金管件电磁吸引式成形方法,通过建立有限元仿真模型,在理论上验证了其成形方案的可行性;进一步分析了放电参数、电磁参数对管件运动状态的调控规律,阐明管件变形过程中工件的动态特性。上述结论可为线圈结构设计和放电参数设计提供指导。

摘要：为了解决在脉冲磁场下电输运测量无法使用传统锁相放大器进行弱信号测量的问题,根据锁相原理,设计实现了1套数字锁相系统,并使用LabVIEW软件编写了相应的数据处理程序。通过对信号通过低通滤波器前后波形因为延时而发生的相移的仿真,设计中在还原数据时截去掉与所用低截止频率相关的点数后,可以消除滤波器延时带来的数据误差,使得测量数据很好地还原了原始信号。通过脉冲强磁场下实际样品的电输运测量,证实了所设计的数字锁相系统可以满足脉冲强磁场强干扰环境下弱信号的测量需求。

摘要：国家脉冲强磁场实验装置的脉冲电容器型电源是产生最高90T以上超强脉冲磁场的关键设备,其充电采用整流、高频逆变、整流的高精度恒流充电机,多台充电机同时工作时对实验室1 MVA的小型配电网产生较大冲击,特别是充电过程中产生的间谐波,给其他高端精密的科学测量仪器等用电设备造成干扰,严重影响前沿基础科学实验的高精度数据采集。在此首先进行串联谐振恒流充电机的原理分析,通过建立系统仿真模型,开展间谐波发射特性的研究,最后在装置上进行了间谐波测试,仿真结果和实验数据吻合,验证了理论和仿真分析的正确性,为下一步间谐波治理方案设计提供了重要的基础。

摘要：利用粒子加速器产生的电子束实现电流量子化是电学计量领域新兴方向,要求电子束稳定度高和精确可调以满足不同计量范围的要求。电子枪产生的电子束品质决定了电流量子化系统的性能。为保障电子束的精准传输和准确调节,对束流的横向发射度,即直流束流的层流性提出了严格的要求。因此,从电子束的引出和传输两个过程对电子束层流性进行了优化。主要包括基于束流动力学分析优化设计电子枪电磁结构,以及设计螺线管线圈抑制电子束传输过程中的横向发射度增长。针对线圈边缘磁场问题,比较分析了屏蔽壳和反抵线圈两种补偿方案,并通过仿真验证了其效果。该研究将为基于加速器技术的电流量子化的工程实现提供方案,并促进该技术的发展。

摘要：国家脉冲强磁场科学中心(筹)从美国引进的100 MW脉冲发电机电源系统的绕线式异步电动机的额定频率为60 Hz,同步转速为720 r/min,但当其供电频率为50 Hz时,其额定转速达不到其设计值,导致与电动机转子同轴的发电机飞轮的储能也达不到设计值185 MJ。针对该问题,设计了一套双闭环解耦控制的双馈调速方案,使得该电动机能够稳定运行于转速为720 r/min的超同步工况。用MATLAB/Simulink传真平台建立100MW脉冲电源系统电动机的超同步双馈调速系统的模型,并结合相关实际参数,针对超同步运行状况进行仿真。仿真结果证明了该双馈调速系统设置的正确性。

摘要：针对强磁场的检测需求,设计了基于新型磁电阻材料外尔半金属TaP的强磁场传感器。首先,分析介绍了外尔半金属材料进行强磁场检测的原理,材料的各向异性以及SdH振荡现象。之后,以外尔半金属TaP为磁敏感材料进行相关特性测试和传感器设计,通过锁相放大器OE1022D采集传感器输出信号。最后,通过实验测试,对传感器的灵敏度、噪声特性和测量范围进行标定。设计的传感器测量范围为-3~3 T,灵敏度为8.97μV/Gs,噪声特性为2mGs/√Hz@1Hz,实际测量结果误差小,分辨率较高,噪声小,对于强磁场的测量有一定的实用价值。