高儲能密度脈沖電容器組保護研究.pdf

1、脈沖功率技術在科學試驗、國防、生物醫(yī)學以及環(huán)境保護等領域有著廣泛的應用。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)運行，對氙燈負載放電，經(jīng)過一系列的光學處理，產(chǎn)生高功率激光。
　　 由于電容器并聯(lián)運行，故障時短路電流大。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，所有其它已充電的電容器對它放電，整個能源模塊的能量在極短的時間內(nèi)在故障支路上釋放，會導致電容器發(fā)生爆炸。二是母排接地，其短路電流將達

2、到幾百kA，對母排及其它設備造成巨大的沖擊。因此，電容器的保護是整個裝置的關鍵技術之一?，F(xiàn)有的保護采用保護電感加熔斷器的策略，保護電感主要起限制短路電流尤其是單臺電容器短路時的電流的作用；熔斷器起截斷電流的作用，在短路電流上升到某一值時，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)生很大的電磁和機械破壞力，損壞裝置中其他元件。本文著重研究了保護元件中的熔斷器，對它的性能進行了分析，在熔絲熔斷過程中的一些問題進行了討論。
　　 針對現(xiàn)有保護策略的問題，提出了三種新的保護方案：
　　 (1)在電感兩端并聯(lián)間隙和阻值小的大功率電阻，當電感兩端電壓達到間隙的擊穿電壓時，間隙導通，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