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磁通量压缩发生器关键技术研究

作　者: 石秀丽
导　师: 张合
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 磁通量压缩发生器铁电陶瓷电爆炸丝控制
分类号: TN78
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 34次
引　用: 2次
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内容摘要

目前磁通量压缩发生器是最强的脉冲电源,与其他电源相比,具有更高的能量密度、低廉的成本以及很强的电脉冲输出能力,紧凑的整体结构、轻重量、小体积以及精密控制将会是未来的一大发展趋势。因此本文主要针对小型化、精确控制的磁通量压缩发生器整体装置进行理论分析及设计对整体装置各功能模块进行分析介绍,针对小型化要求,最终选择以铁电体向螺旋型磁通量压缩发生器提供初始电流,采用断路开关脉冲调制以及硬件电路控制的设计方案。设计两种平面波加载装置方案：平面波发生器装置以及密闭容器装置,并对前者的平面性进行仿真分析,对后者产生的压强进行分析计算。根据PZT95/5铁电陶瓷的数学模型,对电流输出特性进行模拟,分析其尺寸参数对输出电流的影响规律,从而对铁电陶瓷能源装置的设计提供了一定依据。理论分析螺旋型磁通量压缩发生器的金属套筒的破裂半径,得出不同金属材料下螺线圈内直径与套筒外直径最大比值；对金属套筒膨胀过程进行有限元仿真,分析其内外径对膨胀角的影响。根据发生器等效理论模型,应用MATLAB软件对不同参数下的电流输出进行模拟,为螺旋型磁通量压缩发生器的设计提供了一定依据。根据电爆炸丝断路开关的数学模型,模拟分析其根数、长度、直径对断路电流及时间的影响规律。设计实验控制电路,来实现遥控起爆、数据设定以及精密延时,并对电路板进行了调试,实验证明满足性能要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
绪论  7-12
  1.1 课题背景  7
  1.2 课题研究目的及意义  7-8
  1.3 国内外研究现状  8-11
  1.4 本文主要研究内容  11-12
2 总体方案  12-18
  2.1 初始能源模块  12-13
  2.2 磁通量压缩发生器模块  13-14
  2.3 脉冲调制模块  14-15
  2.4 控制模块  15-17
  2.5 具体设计方案及关键技术  17
  2.6 本章小结  17-18
3 初始能源模块  18-33
  3.1 冲击波加载装置  18-23
    3.1.1 平面波发生器设计  18-22
    3.1.2 密闭容器加载装置  22-23
  3.2 铁电陶瓷的工作原理  23-24
  3.3 铁电陶瓷的等效电路  24-27
  3.4 铁电陶瓷电流仿真模型  27-29
  3.5 电流输出特性分析  29-32
  3.6 本章小结  32-33
4 螺旋型磁通量压缩发生器及脉冲调制网络  33-53
  4.1 螺旋型磁通量压缩发生器工作原理  33-34
  4.2 螺旋型磁通量压缩发生器等效电路  34-35
  4.3 螺旋型磁通量压缩发生器计算模型  35-39
    4.3.1 不同理论模型介绍  35-36
    4.3.2 动态电感与动态电阻的理论计算  36-39
  4.4 金属套筒膨胀过程分析  39-43
    4.4.1 理论分析  39-41
    4.4.2 金属套筒膨胀过程有限元模拟  41-43
  4.5 螺旋型磁通量压缩发生器电流仿真  43-45
  4.6 脉冲调制网络断路开关种类  45-46
  4.7 电爆炸丝断路开关计算模型  46-47
  4.8 电爆炸丝断路开关模拟分析  47-52
    4.8.1 时变电阻模型的建立  47-49
    4.8.2 断流特性仿真分析  49-52
  4.9 本章小结  52-53
5 控制模块  53-66
  5.1 延时时间计算  53-54
  5.2 控制电路硬件设计  54-59
    5.2.1 芯片选型与介绍  54-56
    5.2.2 发送电路板外围电路  56-58
    5.2.3 接收电路板外围电路  58-59
  5.3 控制电路软件设计  59-64
    5.3.1 收发遥控电路软件设计  59-61
    5.3.2 CPLD芯片延时电路设计  61-64
  5.4 控制电路板调试  64-65
  5.5 本章小结  65-66
总结与展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71

磁通量压缩发生器关键技术研究

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