本教材分為6章,主要介紹了脈沖功率的基本概念、脈沖儲能技術(shù)、大功率脈沖開關(guān)技術(shù)、脈沖形成技術(shù)、脈沖功率測量技術(shù)、脈沖功率技術(shù)應(yīng)用等,同時將脈沖功率技術(shù)中一些常用參數(shù)的計算單列為附錄A和附錄B,并給出了一些常用裝置結(jié)構(gòu)電場、磁場、電阻、電感、電容等參數(shù)的計算公式,使學(xué)生了解脈沖功率在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的地位和作用。建立脈沖功率技術(shù)的核心是能量的時間壓縮和空間壓縮的基本概念,使讀者著重了解脈沖功率系統(tǒng)構(gòu)成,掌握系統(tǒng)設(shè)計原理。 本教材重難點(diǎn)突出、概念清晰、內(nèi)容精練,適合作為電氣類、自動化類、機(jī)電類相關(guān)專業(yè)研究生和大學(xué)本科高年級學(xué)生使用,還可作為其他相關(guān)理工科學(xué)生和工程技術(shù)人員的實(shí)踐參考書。
本教材重難點(diǎn)突出、概念清晰、內(nèi)容精練,適合作為電氣類、自動化類、機(jī)電類相關(guān)專業(yè)研究生和大學(xué)本科高年級學(xué)生使用,還可作為其他相關(guān)理工科學(xué)生和工程技術(shù)人員的實(shí)踐參考書。
華中科技大學(xué)根據(jù)*《普通高等學(xué)校教材管理辦法》,結(jié)合學(xué)校實(shí)際制定了《華中科技大學(xué)教材管理辦法》,引導(dǎo)任課教師編寫符合學(xué)校人才培養(yǎng)方案、教學(xué)計劃和教學(xué)大綱要求、教學(xué)規(guī)律和認(rèn)知規(guī)律的教材。 本教材是為課堂教學(xué)而編寫的,為了方便學(xué)生的理解,側(cè)重脈沖功率的基本概念,突出脈沖功率技術(shù)的功率二字,強(qiáng)調(diào)脈沖功率技術(shù)是將不大的能量進(jìn)行時間壓縮和空間壓縮,在時間和空間尺度上均獲得極大的能量密度,進(jìn)而使學(xué)生明白實(shí)現(xiàn)這種時間壓縮和空間壓縮存在的技術(shù)難點(diǎn)。本教材以一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充,對脈沖功率的內(nèi)涵進(jìn)行分析,使學(xué)生抓住脈沖功率技術(shù)的本質(zhì),脈沖功率技術(shù)的核心是能量的時間壓縮和空間壓縮的基本概念,了解脈沖功率系統(tǒng)構(gòu)成,掌握系統(tǒng)設(shè)計原理。本教材還將脈沖功率技術(shù)中一些常用參數(shù)的計算單列為附錄A和附錄B,啟發(fā)學(xué)生計算這些常用參數(shù)需要考慮的因素,同時給出了一些常用裝置結(jié)構(gòu)電場、磁場、電阻、電感、電容等參數(shù)的計算公式,方便學(xué)生和相關(guān)研究人員查閱。 本教材由華中科技大學(xué)何孟兵和海軍工程大學(xué)李玉梅共同編寫,劉俊負(fù)責(zé)繪制大部分插圖,何孟兵負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。在編寫過程中我們參考了很多同行專家的文獻(xiàn),我們盡可能地在參考文獻(xiàn)中列出,在此我們特向眾多同行專家表示感謝,如有遺漏之處,請相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)作者與我們聯(lián)系,我們一定以合適的方式予以處理。西北核技術(shù)研究院叢培天研究員幫忙審閱了本書的初稿,提出了很多寶貴意見,幫忙修正了部分表述,在此向叢培天研究員表示衷心的感謝。感謝華中科技大學(xué)研究生教材建設(shè)項目經(jīng)費(fèi)對本教材的資助。 由于編者水平有限,疏漏之處,懇請讀者批評指正。
何孟兵,2000.9-2003.7,華中科技大學(xué),研究生(博士)畢業(yè) 1995.9-1998.6, 武漢大學(xué),研究生(碩士)畢業(yè)2005.11-2015.10,華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副教授2015.11-至今,華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院教授2009年9月至2010年8月在英國拉夫堡大學(xué)進(jìn)修。1998年至今一直從事脈沖功率技術(shù)及應(yīng)用的相關(guān)研究。
第1章 緒論(1)
1.1 脈沖功率技術(shù)背景、發(fā)展趨勢(1)
1.2 能量壓縮的概念(6)
1.3 脈沖功率裝置(8)
1.3.1 儲能系統(tǒng)(8)
1.3.2 脈沖壓縮或形成部件(10)
1.3.3 高功率脈沖的應(yīng)用(10)
參考文獻(xiàn)(15)
第2章 脈沖儲能技術(shù)(16)
2.1 脈沖電容器(17)
2.1.1 電容器的儲能密度(17)
2.1.2 電容器的失效與壽命(20)
2.1.3 電容器的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(21)
2.2 電感儲能(24)
2.3 超導(dǎo)儲能(28)
2.3.1 超導(dǎo)體特性(29)
2.3.2 超導(dǎo)線圈(30)
2.3.3 超導(dǎo)儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(31)
2.3.4 超導(dǎo)電磁儲能研究進(jìn)展(34)
2.3.5 超導(dǎo)電磁儲能的應(yīng)用及研究方向(36)
2.4 飛輪儲能(37)
2.4.1 磁通壓縮基本原理(39)
2.4.2 補(bǔ)償脈沖發(fā)電機(jī)基本原理(41)
2.4.3 脈沖發(fā)電機(jī)的工作過程(43)
參考文獻(xiàn)(44)
第3章 大功率脈沖開關(guān)技術(shù)(46)
3.1 大功率脈沖開關(guān)基本概念(46)
3.1.1 閉合開關(guān)(48)
3.1.2 斷路開關(guān)(50)
3.2 氣體火花放電開關(guān)(51)
3.2.1 觸發(fā)管型火花間隙開關(guān)(52)
3.2.2 電場畸變火花開關(guān)(54)
3.3 觸發(fā)真空開關(guān)(55)
3.3.1 基本組成及工作原理(55)
3.3.2 主要類型(57)
3.3.3 特點(diǎn)和性能(58)
3.4 贗火花開關(guān)(59)
3.5 半導(dǎo)體固體開關(guān)(61)
3.5.1 固體開關(guān)的發(fā)展概況(62)
3.5.2 脈沖功率源中的功率半導(dǎo)體器件(63)
3.5.3 觸發(fā)技術(shù)(66)
3.5.4 多個器件的串聯(lián)與并聯(lián)(68)
參考文獻(xiàn)(70)
第4章 脈沖形成技術(shù)(72)
4.1 傳輸線(72)
4.1.1 引言(72)
4.1.2 傳輸線的等效電路和基本方程(73)
4.1.3 均勻無損傳輸線的脈沖形成(75)
4.2 利用單傳輸線產(chǎn)生高壓脈沖(76)
4.3 Blumlein傳輸線(77)
4.3.1 產(chǎn)生高壓脈沖過程分析(77)
4.3.2 同軸Blumlein傳輸線(78)
4.4 其他產(chǎn)生高功率脈沖的方法(80)
4.4.1 采用電容儲能的高功率脈沖常用產(chǎn)生方法(80)
4.4.2 大容量電容器組并聯(lián)運(yùn)行(81)
4.5 Marx發(fā)生器(83)
4.5.1 概述(83)
4.5.2 脈沖功率技術(shù)中常使用的Marx發(fā)生器(84)
4.6 電容儲能脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(87)
4.6.1 脈沖形成網(wǎng)絡(luò)的分類(87)
4.6.2 脈沖形成單元(90)
4.7 電感儲能脈沖發(fā)生器(93)
4.7.1 電感儲能脈沖波形產(chǎn)生方法(93)
4.7.2 晶閘管逆向換流技術(shù)(95)
4.7.3 基于ICCOS技術(shù)的電感儲能脈沖形成電路(98)
參考文獻(xiàn)(105)
第5章 脈沖功率測量技術(shù)(106)
5.1 引言(106)
5.2 脈沖高電壓測量方法(107)
5.2.1 電阻分壓器(107)
5.2.2 電容分壓器(110)
5.2.3 阻容分壓器(111)
5.3 脈沖大電流的測量方法(113)
5.3.1 分流器(113)
5.3.2 Rogowski電流測量線圈(115)
5.3.3 B-Dot(118)
5.3.4 磁光效應(yīng)法(121)
參考文獻(xiàn)(123)
第6章 脈沖功率技術(shù)應(yīng)用(124)
6.1 電磁發(fā)射技術(shù)應(yīng)用(124)
6.1.1 電磁軌道炮系統(tǒng)(124)
6.1.2 電磁感應(yīng)線圈炮系統(tǒng)(126)
6.1.3 電磁導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)(128)
6.2 定向能武器(132)
6.2.1 高功率微波武器(133)
6.2.2 高能激光武器(136)
6.2.3 粒子束武器(138)
6.3 脈沖功率技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用(139)
參考文獻(xiàn)(141)
附錄A 脈沖功率裝置放電電路分析(143)
A.1 電容儲能向阻性負(fù)載放電的電路分析(143)
A.2 電容儲能向容性負(fù)載放電的電路分析(146)
A.3 電感向阻性負(fù)載放電的電路分析(148)
A.4 電感向感性負(fù)載放電的電路分析(149)
參考文獻(xiàn)(150)
附錄B 脈沖功率技術(shù)中常用參數(shù)的計算(151)
B.1 電場的計算(151)
B.2 磁場的計算(152)
B.3 電感的計算(155)
B.4 電動力的計算(158)
B.5 導(dǎo)體等效電阻的計算(160)
B.6 常見導(dǎo)體電容(161)
參考文獻(xiàn)(164)