【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶测磁领域，具体涉及一种基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法。
技术介绍
1、得益于功率半导体的发展，脉冲电源取得了飞速发展，多种产业的需要，使得脉冲电源得到了广泛的应用。脉冲电源的特点体现在输出电流大、脉冲宽度窄、充放电功率强、脉冲电流波形的可控性好和适用范围广。脉冲电源(pulse power supply)能将能量进行储存和转换，然后在极短的时间以极高的功率密度向负载释放，在短时间内提供巨大的能量。脉冲电源的主要部分为脉冲成形网络(pulse forming network，pfn)，其主要功能是调节输出脉冲的波形、向负载传输能量。其主要组成部分包括电容器、晶闸管、二极管、调波电感和控制器等。对于实用的脉冲电源，其脉冲成形网络通常由多个pfn模块组成，根据主电路放电位置的不同，电容储能型脉冲电源可分为ⅰ型pfn模块和ⅱ型pfn模块，因其拓扑结构不同而造成了两型pfn模块放电特性的不同。
2、在消磁作业中采用消磁工作电流是幅值逐渐衰减的、方向正负交替的脉冲电流。脉冲电源的波形契合消磁工作电流波形，但又有区别，因此通过仿真设计出一种使其应用于消磁电流输出的方案，有重要的研究意义。同时单个pfn模块所能提供的电能是很有限的，消磁工作绕组的脉冲电源需多个pfn模块组成，pfn模块与模块之间会产生相互影响。因此确定采用何种pfn模块和如何利用pfn模块输出消磁工作电流对优化消磁电源设计具有重要的参考意义。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本专利
2、为了实现上述目的，本专利技术涉及一种基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤1：对两型pfn单模块的放电特性仿真，通过改变其器件参数观察负载电流变化的方法，筛选有利于消磁工作的pfn单模块；
4、步骤2：对两型pfn多模块的串、并联仿真，得出多个模块的串、并联规律；再通过两型pfn模块之间的对比，分析其负载电流波形和优缺点；
5、步骤3：根据消磁工作电流的要求和实际消磁工作确定消磁工作电流的波形；
6、步骤4：对筛选出的有利于消磁工作的pfn单模块进行多个串联或并联形成脉冲成型网络电路，通过调整脉冲成型网络电路参数，使得输出符合要求的首脉冲消磁工作电流；
7、步骤5：通过调负载支路的电阻法或调电容初始电压法改变负载电流幅值，输出其余脉冲消磁工作电流；
8、步骤6：根据对比结果调整相关参数和触发时序，总结时序触发规律，得出合理的串、并联方案和触发时序方案，输出理想的消磁工作电流。
9、进一步的，所述两型pfn单模块分为ⅰ型pfn模块和ⅱ型pfn模块；ⅰ型pfn模块的晶闸管在电容支路，续流支路在晶闸管和电感之间；ⅱ型pfn模块的晶闸管在负载支路，续流支路在晶闸管之前。脉冲电源根据不同的pfn模块拓扑结构呈现出不同的放电特性，其放电特性具有很大的差异。
10、进一步的，所述步骤1中通过改变其器件参数比例观察负载电流变化的方法为：为使负载电流波形的对比更加明显，变化规律更易总结，将器件参数分为两组，一组为基准，另一组更改为原来的10倍以上。
11、进一步的，所述步骤3的具体方法采用综合消磁法确定消磁工作电流的波形，即先营造一个无磁环境，然后对其中的铁磁物质施加一个振幅足够大的磁场并让其被磁化一段时间，此时所有磁畴的磁矩都将朝着外磁场的方向发生偏转；之后再施加一个比之前稍小一点、方向相反的磁场并持续一段时间，大部分磁场的磁矩又会偏转回原来的方向，只有小部分会留在原方向；之后逐渐衰减外磁场的大小并改变方向，直到磁场减小为零，最后会使得该铁磁物质内部的磁畴的磁矩呈均匀分布的状态，使其在宏观上不显磁性或显较小的磁性；磁场由脉冲电流产生，单个脉冲电流波形呈逐渐一个逐渐衰减的三角形的形态。
12、进一步的，所述步骤4中调整电路参数的方法具体为：下降沿时间通过调整电阻，使其达到消磁工作电流的1s以内的要求，峰值持续时间通过增加并联模块个数进行调整以达到消磁电流要求，峰值电流通过更改电容的初始电压使其达到消磁电流要求；通过在波形平滑区段进行拟合得到最佳的触发间隔时间参数。
13、进一步的，所述步骤5中调负载支路的电阻法具体为：通过在负载支路加入滑动变阻器，然后改变滑动变阻器的阻值，得到不同阻值下消磁电流的值，然后对阻值和消磁电流进行拟合，得到拟合方程，通过拟合方程得出不同电流幅值所需的电阻值。
14、进一步的，所述步骤5中调电容初始电压法为：通过改变负载支路的电容的初始电压，得到不同初始电压下消磁电流的值，然后对不同初始电压和消磁电流进行拟合，得到拟合方程，通过拟合方程得出不同电流幅值所需的电容初始电压。
15、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
16、(1)本专利技术的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，对脉冲成型网络(pfn)模块进行仿真，研究其充放电过程和特性；其次，对多个pfn模块串并联放电特性对比分析，总结仿真数据获取拟合优化公式，并验证其有效性；
17、(2)本专利技术的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，构建了利用ⅱ型pfn模块并联输出消磁工作电流的模型，为实际利用脉冲电源输出消磁工作电流提供了一种可行方案，为实际工作提供了参考价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求2所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于：所述两型PFN单模块分为Ⅰ型PFN模块和Ⅱ型PFN模块；Ⅰ型PFN模块的晶闸管在电容支路，续流支路在晶闸管和电感之间；Ⅱ型PFN模块的晶闸管在负载支路，续流支路在晶闸管之；脉冲电源根据不同的PFN模块拓扑结构呈现出不同的放电特性，其放电特性具有很大的差异。
3.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤1中通过改变其器件参数比例观察负载电流变化的方法为：将器件参数分为两组，一组为基准，另一组更改为原来的10倍以上。
4.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法采用综合消磁法确定消磁工作电流的波形，即先营造一个无磁环境，然后对其中的铁磁物质施加一个振幅足够大的磁场并让其被磁化一段时间，此时所有磁畴的磁矩都将朝着外磁场的方向发生偏转；之后再施加一个比之前稍小一点、方向相反的磁场并持续一段时间，大
5.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤4中调整电路参数的方法具体为：下降沿时间通过调整电阻，使其达到消磁工作电流的1s以内的要求，峰值持续时间通过增加并联模块个数进行调整以达到消磁电流要求，峰值电流通过更改电容的初始电压使其达到消磁电流要求；通过在波形平滑区段进行拟合得到最佳的触发间隔时间参数。
6.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤5中调负载支路的电阻法具体为：通过在负载支路加入滑动变阻器，然后改变滑动变阻器的阻值，得到不同阻值下消磁电流的值，然后对阻值和消磁电流进行拟合，得到拟合方程，通过拟合方程得出不同电流幅值所需的电阻值。
7.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤5中调电容初始电压法为：通过改变负载支路的电容的初始电压，得到不同初始电压下消磁电流的值，然后对不同初始电压和消磁电流进行拟合，得到拟合方程，通过拟合方程得出不同电流幅值所需的电容初始电压。
...【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求2所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于：所述两型pfn单模块分为ⅰ型pfn模块和ⅱ型pfn模块；ⅰ型pfn模块的晶闸管在电容支路，续流支路在晶闸管和电感之间；ⅱ型pfn模块的晶闸管在负载支路，续流支路在晶闸管之；脉冲电源根据不同的pfn模块拓扑结构呈现出不同的放电特性，其放电特性具有很大的差异。
3.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤1中通过改变其器件参数比例观察负载电流变化的方法为：将器件参数分为两组，一组为基准，另一组更改为原来的10倍以上。
4.根据权利要求1所述的基于脉冲成型网络的消磁工作电流仿真设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法采用综合消磁法确定消磁工作电流的波形，即先营造一个无磁环境，然后对其中的铁磁物质施加一个振幅足够大的磁场并让其被磁化一段时间，此时所有磁畴的磁矩都将朝着外磁场的方向发生偏转；之后再施加一个比之前稍小一点、方向相反的磁场并持续一段时间，大部分磁场的磁矩又会偏转回原来的方向，只有小部分会留在原方向；之后逐渐衰减外磁场的大小并改变方向，直到磁场减小为零，最后...
【专利技术属性】
技术研发人员：武晓康，张宇杰，姜润翔，于剑泼，张新宇，罗宇轩，吴宇翔，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。