可移動高能脈衝固體雷射器直驅式電源系統研究

《可移動高能脈衝固體雷射器直驅式電源系統研究》是依託華中科技大學，由於克訓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可移動高能脈衝固體雷射器直驅式電源系統研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：於克訓
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

可移動高能脈衝固體雷射系統，面臨的一個主要問題是電源小型化。目前雷射泵浦氙燈脈衝電源採用電容器儲能，包含高壓充電機、電容器組、充放電開關等多個部件。由於電容器組式脈衝電源儲能密度低、部件多，使裝置體積大、重量大，嚴重製約了其套用和發展。本研究試圖以基於波形可以調控的高密度慣性儲能的補償脈衝發電機直驅式電源系統模式取代低密度電場儲能、基於電容器組的現有電源系統模式，實現雷射器緊湊、小型化、可移動的目標。補償脈衝發電機集能量存儲、能量轉換和脈衝成形於一體，可以用單一部件取代常規系統中的高壓發電機、高壓充電機、電容器組和脈衝成形網路等多個部件，實現由發電機到脈衝氙燈的直接驅動。本質的問題是要研究補償脈衝發電機與脈衝氙燈負載之間的特性參數匹配關係，建立一套根據固體雷射器脈衝氙燈對電源輸出參數要求而設計配套補償脈衝發電機電源系統的理論。最後，通過直驅式模型系統的研製與實驗研究，來驗證理論研究的結果。

結題摘要

可移動高能脈衝固體雷射系統，面臨的一個主要問題是電源小型化。目前雷射泵浦氙燈脈衝電源採用電容器儲能，包含高壓發電機、電容器組、充放電開關等多個部件。由於電容器組式脈衝電源儲能密度低、部件多，使裝置體積大、重量大，嚴重製約了其套用和發展。本研究試圖以基於波形可以調控的高密度慣性儲能的補償脈衝發電機直驅式電源系統模式取代低密度電場儲能、基於電容器組的現有電源系統模式，實現雷射器緊湊、小型化、可移動的目標。補償脈衝發電機集能量轉換、能量存儲和脈衝成形於一體，可以用單一部件取代常規系統中的高壓發電機、充電電路、電容器組和脈衝成形網路等多個部件，實現由發電機到脈衝氙燈的直接驅動。經過本項目的研究，詳細分析了脈衝氙燈的負載特性及其與其結構參數的關係，研究得出了主動補償式脈衝發電機比較適合於直接驅動脈衝氙燈，並採取場、路及其相結合的多種分析方法，結合系統模型的構建和電機的設計，進行了全系統的性能仿真研究。在此基礎上加工製造出能滿足脈衝能量輸出要求的主動補償脈衝發電機樣機並搭建了直驅式電源系統，實驗結果證明了該方案的可行性。通過該項目的研究，得出了直接驅動脈衝氙燈負載下的脈衝發電機及其脈衝氙燈負載系統的分析與最佳化設計理論與方法。