高儲能密度脈沖電容器組保護(hù)研究.pdf

1、脈沖功率技術(shù)在科學(xué)試驗(yàn)、國防、生物醫(yī)學(xué)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。激光聚變能源系統(tǒng)采用高儲能密度電容器作為儲能方式，電容器并聯(lián)運(yùn)行，對氙燈負(fù)載放電，經(jīng)過一系列的光學(xué)處理，產(chǎn)生高功率激光。
　　 由于電容器并聯(lián)運(yùn)行，故障時(shí)短路電流大。脈沖電容器組短路故障類型有兩種：一是單臺電容器內(nèi)部短路，此時(shí)，所有其它已充電的電容器對它放電，整個(gè)能源模塊的能量在極短的時(shí)間內(nèi)在故障支路上釋放，會導(dǎo)致電容器發(fā)生爆炸。二是母排接地，其短路電流將達(dá)

2、到幾百kA，對母排及其它設(shè)備造成巨大的沖擊。因此，電容器的保護(hù)是整個(gè)裝置的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)有的保護(hù)采用保護(hù)電感加熔斷器的策略，保護(hù)電感主要起限制短路電流尤其是單臺電容器短路時(shí)的電流的作用；熔斷器起截?cái)嚯娏鞯淖饔?，在短路電流上升到某一值時(shí)，熔絲熔斷，切斷短路電流，使得電容器上的儲能不能全部釋放，減小故障造成的損失。該保護(hù)策略目前存在的主要問題在于：在熔絲切斷電流的過程中，di/dt很大，造成電感兩端很高的過電壓，導(dǎo)致電感絕緣擊穿，發(fā)生爆炸

3、。電容器組的能量完全釋放，會產(chǎn)生很大的電磁和機(jī)械破壞力，損壞裝置中其他元件。本文著重研究了保護(hù)元件中的熔斷器，對它的性能進(jìn)行了分析，在熔絲熔斷過程中的一些問題進(jìn)行了討論。
　　 針對現(xiàn)有保護(hù)策略的問題，提出了三種新的保護(hù)方案：
　　 (1)在電感兩端并聯(lián)間隙和阻值小的大功率電阻，當(dāng)電感兩端電壓達(dá)到間隙的擊穿電壓時(shí)，間隙導(dǎo)通，電阻吸收掉一部分能量，從而限制了電感兩端的過電壓。
　　 (2)在電感兩端并聯(lián)氧化鋅避雷器