Регулируемые источники постоянного тока на суперконденсаторных накопителях для питания магнитных систем микроволновых генераторов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Описана возможность использования современных энергоемких накопителей на основе суперконденсаторов применительно к задачам питания магнитных систем мощных микроволновых генераторов на основе релятивистских ламп обратной волны (ЛОВ). Магнитные системы таких генераторов состоят из двухсекционного соленоида, по обмоткам которого во время работы генератора течет ток силой до 700 А в течение нескольких секунд. Питание магнитных систем осуществляется от емкостного накопителя на основе суперконденсаторных модулей через регуляторы тока понижающего типа. Стабилизация тока осуществляется путем увеличения длительности открытого состояния ключей по мере разряда накопителя. Система управления источниками питания содержит микропроцессор, осуществляющий управление силовыми ключами регуляторов тока, а также управление процессами зарядки накопителя и взаимодействие с периферийными устройствами. В работе представлены все необходимые формулы для расчета параметров регулятора тока, оценки требуемой емкости накопителя и его энергетических характеристик, а также два варианта реализации подобных источников питания: первый — с выходной мощностью до 280 кВт и длительностью выходного тока до 1.5 с, второй — с мощностью 90 кВт и длительностью выходного тока до 2.5 с.

Full Text

Restricted Access

About the authors

П. В. Выходцев

Институт cильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук Россия

Author for correspondence.
Email: pave.vykhodtsev@mail.ru
Russian Federation, 634055, Томск, просп. Академический, 2/3

Ю. А. Карпов

Институт cильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук Россия

Email: pave.vykhodtsev@mail.ru
Russian Federation, 634055, Томск, просп. Академический, 2/3

А. С. Степченко

Институт cильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук Россия

Email: pave.vykhodtsev@mail.ru
Russian Federation, 634055, Томск, просп. Академический, 2/3

В. В. Ростов

Институт cильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук Россия

Email: pave.vykhodtsev@mail.ru
Russian Federation, 634055, Томск, просп. Академический, 2/3

References

  1. Ельчанинов A.C., Загулов Ф.Я., Ковалев Н.Ф., Коровин С.Д., Месяц Г.А., Ростов В.В., Сморгонский А.В. // Письма в ЖТФ. 1980. Т. 6. С. 1443.
  2. Коровин С.Д., Ростов В.В., Сморгонский А.В. //Известия вузов. Сер. Радиофизика. 1986. Т. 29. С. 1278.
  3. Бункин Б.В., Гапонов-Грехов А.В., Ельчанинов А.С., Загулов Ф.Я., Коровин С.Д., Месяц Г.А., Осипов М.Л., Отливанчик Е.А., Петелин М.И., Прохоров А.М., Ростов В.В., Сараев А.П., Сисакян И.П., Сморгонский А.В., Суворов В.А. // Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18. С. 61.
  4. Коровин С.Д., Ростов В.В. // Известия вузов. Сер. Физика. 1996. № 12. С. 21.
  5. Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте. М.: Энергоатомиздат, 1988. С. 13.
  6. Rostov V.V., Konev V.Y., Tsygankov R.V., Vykhodtsev P.V., Stepchenko A.S. // IEEE Electron device letters. V. 42. № 6. P. 935 https://doi.org/10.1109/led.2021.3070887
  7. Totmeninov E.M., Gunin A.V., Klimov A.I., Rostov V.V., Stepchenko A. S., Vykhodtsev P.V., Abdul H. Mahir. // IEEE Transactions on plasma science. V. 40. P. 1590. https://doi.org/10.1109/tps.2012.2189417
  8. Gunin A.V., Klimov A.I., Korovin S.D., Pegel I.V., Polevin S.D., Roitman A.M., Rostov V.V., Stepchenko A.S. // IEEE Transaction on Plasma Science. 1998. V. 26. P. 326. https://doi.org/10.1109/27.700761
  9. Монтгомери Д. Получение магнитных полей с помощью соленоидов. Москва: Мир, 1971. С. 26.
  10. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. Москва: Техносфера, 2005.
  11. Вольфкович Ю.М. // Электрохимия. 2021. Т. 57. С. 197. https://doi.org/10.31857/S0424857021040101
  12. Sahin M.E., Blaabjerg F., Sangwongwanich A. // Energies. 2022. V. 15. P. 674. https://doi.org/10.3390/en15030674
  13. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. Москва: Изумруд, 2003. С.133.
  14. Тренькин А.А., Буянов А.Б., Лимонов А.В. РФ Патент 2732987 С1, 2020.
  15. Деньщиков К.К. Суперконденсаторы: принципы построения, техника и применения. Текст доклада к Ученому совету ОИВТ РАН от 11.03.2013.
  16. Деньщиков К.К., Жук А.З., Герасимов А.Ф., Голиков М.В. // Изв. РАН. Сер. Энергетика. 2011. № 5. С. 125.
  17. Бибиков С.Б., Мальцев А.А., Кошелев Б.В., Гелиев А.В. // Практическая силовая электроника. 2016. № 3. С.44.
  18. Grishin D.M., Gubanov V.P., Gunin A.V., Korovin S.D., Stepchenko A.S. // 28th IEEE International Conference on Plasma Science and 13th IEEE International Pulsed Power Conference. 2001. V. 2. P. 1638. https://doi.org/10.1109/PPPS.2001.1001880
  19. Разуваев Ю.Ю., Чайка М.Ю., Агупов В.В., Горшков В.С., Силютин Д.Е // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 7. С. 101.
  20. https://maxwell.com/products/ultracapacitors/modules/
  21. https://www.wima.de/en/our-product-range/powerblock/powerblock/
  22. https://www.kyocera-avx.com/products/supercapacitors/scm-series-large-modules/
  23. http://ultra-cap.ru/ultracapacitors/modules
  24. https://www.spscap.com/supercapacitor-modules
  25. https://www.ultracapacitor.ru/catalog/superkondensatory-feniks/
  26. https://titanps.ru/product/sistemy-nakopleniya-energii/
  27. http://vorpostnsk.ru/catalog/ips/vypryamiteli-s-reguliruemym-vykhodnym-napryazheniem-i-tokom/isp500v/
  28. Клюев А.С. Двухпозиционные автоматические регуляторы и их настройка. Москва: Энергия. 1967.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Power supply diagram of the magnetic system winding from the storage device through the current regulator.

Download (77KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Voltage and current graphs.

Download (120KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Simplified equivalent circuit of the power supply.

Download (55KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Structural diagram of a 280 kW power supply.

Download (355KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. External appearance of the power source: 1 — storage device; 2 — chargers; 3 — controller and switching unit; 4 — discharge resistors.

Download (144KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Current waveforms in magnetic system sections, voltage on the storage device and external control signals.

Download (124KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Structural diagram of a 90 kW power source.

Download (286KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Current shapes in sections of the magnetic system and voltage on the storage device.

Download (106KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».