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RSS2019年 31卷 第3期
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2019, 31: 032001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190045
2019, 31: 035001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190005
2019, 31: 036003.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180283
2019, 31: 032001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190045
摘要:
研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理，指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响，提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响，若要取得良好的成像效果，椭球镜的位置偏差不得多于30 μm，倾角不得超过4°，长轴方向加工误差需小于0.1 μm，短轴方向误差需小于4 μm，镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。
研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理，指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响，提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响，若要取得良好的成像效果，椭球镜的位置偏差不得多于30 μm，倾角不得超过4°，长轴方向加工误差需小于0.1 μm，短轴方向误差需小于4 μm，镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。
2019, 31: 032002.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180329
摘要:
针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性，采用基于流体模型的COMSOL软件仿真，建立一维等离子体放电模型，以Ar为工作气体，研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极，实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱，进而计算等离子体的电子温度及电子密度；利用玻耳兹曼双线测温法，得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明：当气体压强为250 Pa、输入功率为100~450 W时，等离子体电压电流呈线性关系，电子密度随功率的增大而增大，而电子温度并未随功率的变化而有明显变化，其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性，通过比较，三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数，提出了结合三种方法作为实验研究的方法，使实验结果更具说服力，证明其方法的可靠性，也为进一步的等离子体特性研究提供依据。
针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性，采用基于流体模型的COMSOL软件仿真，建立一维等离子体放电模型，以Ar为工作气体，研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极，实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱，进而计算等离子体的电子温度及电子密度；利用玻耳兹曼双线测温法，得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明：当气体压强为250 Pa、输入功率为100~450 W时，等离子体电压电流呈线性关系，电子密度随功率的增大而增大，而电子温度并未随功率的变化而有明显变化，其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性，通过比较，三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数，提出了结合三种方法作为实验研究的方法，使实验结果更具说服力，证明其方法的可靠性，也为进一步的等离子体特性研究提供依据。
2019, 31: 033001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190010
摘要:
为了实现高功率微波发生器的小型化，开展了S波段低磁场相对论返波振荡器工作特性的研究工作。由于S波段返波振荡器频率低，对应的电子回旋共振磁场强度也很低，因此低磁场条件下面临着电子束传输效率低和束波互作用效率低两大问题。为解决上述问题，采取下列措施：通过加大电子束与器件内壁的距离，提高电子束传输效率；采用较深的慢波结构作为提取腔，实现高束波互作用阻抗；提取腔前采用浅深度慢波结构，使提取腔区域的电子速度与微波相速同步。粒子模拟证明，以上措施有效，在引导磁场强度仅为0.17 T、电子束电压435 kV、电流6.5 kA的条件下，该返波管获得功率为670 MW、效率约为25%的输出微波。相对于常规S波段相对论返波振荡器的磁场系统(B=0.8 T)，适用于该返波管的0.17 T低强度磁场系统螺线管外半径下降了20%，能耗下降了约93.8%。
为了实现高功率微波发生器的小型化，开展了S波段低磁场相对论返波振荡器工作特性的研究工作。由于S波段返波振荡器频率低，对应的电子回旋共振磁场强度也很低，因此低磁场条件下面临着电子束传输效率低和束波互作用效率低两大问题。为解决上述问题，采取下列措施：通过加大电子束与器件内壁的距离，提高电子束传输效率；采用较深的慢波结构作为提取腔，实现高束波互作用阻抗；提取腔前采用浅深度慢波结构，使提取腔区域的电子速度与微波相速同步。粒子模拟证明，以上措施有效，在引导磁场强度仅为0.17 T、电子束电压435 kV、电流6.5 kA的条件下，该返波管获得功率为670 MW、效率约为25%的输出微波。相对于常规S波段相对论返波振荡器的磁场系统(B=0.8 T)，适用于该返波管的0.17 T低强度磁场系统螺线管外半径下降了20%，能耗下降了约93.8%。
2019, 31: 033002.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180342
摘要:
基于SiC衬底的0.25 μm GaN HEMT工艺，设计了一款X~Ku波段宽带1 W驱动放大器单片微波集成电路。设计使用了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型验证了GaN HEMT工艺模型的准确性，并获得了不同尺寸的GaN HEMT的大信号输出阻抗。第一级管芯采用负反馈结构，降低匹配网络的Q值，通过带通匹配网络拓扑，实现了宽带匹配。测试结果表明，在28 V的工作电压下，8~18 GHz的频率内驱动放大器实现了输出功率大于30 dBm，功率附加效率大于21%，功率增益大于15 dB。芯片尺寸为：2.20 mm×1.45 mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点，主要用于毫米波收发组件、无线通讯等领域，具有广泛的应用前景。
基于SiC衬底的0.25 μm GaN HEMT工艺，设计了一款X~Ku波段宽带1 W驱动放大器单片微波集成电路。设计使用了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型验证了GaN HEMT工艺模型的准确性，并获得了不同尺寸的GaN HEMT的大信号输出阻抗。第一级管芯采用负反馈结构，降低匹配网络的Q值，通过带通匹配网络拓扑，实现了宽带匹配。测试结果表明，在28 V的工作电压下，8~18 GHz的频率内驱动放大器实现了输出功率大于30 dBm，功率附加效率大于21%，功率增益大于15 dB。芯片尺寸为：2.20 mm×1.45 mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点，主要用于毫米波收发组件、无线通讯等领域，具有广泛的应用前景。
2019, 31: 033201.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190011
摘要:
在对电磁波经孔缝传输/泄露的分析中，孔缝耦合截面的获取十分重要。针对现有公式无法准确获取谐振频段圆形孔缝耦合截面的问题，将BP神经网络应用于圆孔耦合截面的快速获取，该模型适用于电尺寸(半径波长比)在[0.08, 3]之间的圆形孔缝。在不同入射角度和极化角度的入射波辐照下，用全波分析软件计算无限大理想导体平板上不同电尺寸圆孔的耦合截面，用圆孔的耦合截面除以其几何面积得到圆孔的归一化耦合截面。利用这些数据训练神经网络，建立了一个以圆形孔缝的电尺寸、入射波的入射角度和极化角度为输入参数，孔缝的归一化耦合截面为输出参数的BP神经网络模型。通过与全波分析的对比可知，该模型能够快速准确地预测任意入射角与极化角平面波辐照下电尺寸在[0.08, 3]之间的圆形孔缝的归一化耦合截面。
在对电磁波经孔缝传输/泄露的分析中，孔缝耦合截面的获取十分重要。针对现有公式无法准确获取谐振频段圆形孔缝耦合截面的问题，将BP神经网络应用于圆孔耦合截面的快速获取，该模型适用于电尺寸(半径波长比)在[0.08, 3]之间的圆形孔缝。在不同入射角度和极化角度的入射波辐照下，用全波分析软件计算无限大理想导体平板上不同电尺寸圆孔的耦合截面，用圆孔的耦合截面除以其几何面积得到圆孔的归一化耦合截面。利用这些数据训练神经网络，建立了一个以圆形孔缝的电尺寸、入射波的入射角度和极化角度为输入参数，孔缝的归一化耦合截面为输出参数的BP神经网络模型。通过与全波分析的对比可知，该模型能够快速准确地预测任意入射角与极化角平面波辐照下电尺寸在[0.08, 3]之间的圆形孔缝的归一化耦合截面。
2019, 31: 034101.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180375
摘要:
为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性，研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上，建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分：本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时，还表明：45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声，并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。
为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性，研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上，建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分：本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时，还表明：45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声，并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。
2019, 31: 035001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.190005
摘要:
设计了一款全固态高重频高压脉冲电源，主电路采用以IGBT为主开关的半桥式固态Marx电路，驱动电路采用磁芯隔离带负压偏置的同步驱动方案，并由FPGA提供充放电控制信号和故障诊断、保护。该方案既可实现对多级电容的低阻抗的快速并联充电控制，又可实现截尾功能以加快脉冲后沿获得方波脉冲，且可实现百μs以上的宽脉冲输出，可用来产生高压脉冲电场。此外，该电源还可在突发模式下输出脉冲个数和频率均可调的多个高频脉冲系列。实验表明，该输出电压幅值可高达40 kV，输出峰值电流可达100 A，重频可达30 kHz，上升沿和下降沿均低于100 ns，突发模式下重频可高达200 kHz。所设计的脉冲电源输出参数连续可调，且体积小巧。
设计了一款全固态高重频高压脉冲电源，主电路采用以IGBT为主开关的半桥式固态Marx电路，驱动电路采用磁芯隔离带负压偏置的同步驱动方案，并由FPGA提供充放电控制信号和故障诊断、保护。该方案既可实现对多级电容的低阻抗的快速并联充电控制，又可实现截尾功能以加快脉冲后沿获得方波脉冲，且可实现百μs以上的宽脉冲输出，可用来产生高压脉冲电场。此外，该电源还可在突发模式下输出脉冲个数和频率均可调的多个高频脉冲系列。实验表明，该输出电压幅值可高达40 kV，输出峰值电流可达100 A，重频可达30 kHz，上升沿和下降沿均低于100 ns，突发模式下重频可高达200 kHz。所设计的脉冲电源输出参数连续可调，且体积小巧。
2019, 31: 035002.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180320
摘要:
检测负载电流信号特征是判断低压配电线路中是否发生电弧故障的有效方法之一。依据国家标准GB/T 31143-2014《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》，搭建模拟串联故障电弧实验平台，研究故障电弧发生时电流波形的特征，并采用db4小波函数作为小波基函数，对降噪后的电流波形进行小波分解重构，提取小波高频分量，计算小波高频分量的周期方差值，将周期方差值作为主要特征值来进行电弧故障检测；为了在硬件上验证该检测算法的可行性和有效性，将电弧故障检测算法移植到STM32平台，设计了基于STM32的故障电弧检测装置，该装置可以实现电流信号采集、数据处理和串联电弧故障检测识别功能。在以阻性负载、LED灯、吸尘器和微波炉为屏蔽负载的实验结果表明，该装置能够检测出串联电弧故障，且可靠性高，不会在没有产生故障电弧的情况下产生误判。
检测负载电流信号特征是判断低压配电线路中是否发生电弧故障的有效方法之一。依据国家标准GB/T 31143-2014《电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求》，搭建模拟串联故障电弧实验平台，研究故障电弧发生时电流波形的特征，并采用db4小波函数作为小波基函数，对降噪后的电流波形进行小波分解重构，提取小波高频分量，计算小波高频分量的周期方差值，将周期方差值作为主要特征值来进行电弧故障检测；为了在硬件上验证该检测算法的可行性和有效性，将电弧故障检测算法移植到STM32平台，设计了基于STM32的故障电弧检测装置，该装置可以实现电流信号采集、数据处理和串联电弧故障检测识别功能。在以阻性负载、LED灯、吸尘器和微波炉为屏蔽负载的实验结果表明，该装置能够检测出串联电弧故障，且可靠性高，不会在没有产生故障电弧的情况下产生误判。
2019, 31: 035003.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180317
摘要:
轨道炮的发射需要幅值足够大脉宽足够宽的梯形波电流。研究了两个电感型脉冲电源模块给同一负载供电时的三种工作模式，在不同的工作模式下，负载的电流放大倍数和脉宽增值不同。由实验和仿真结果知: 两个STRETCH meat grinder电源模块在相同模式下工作时，负载电流放大倍数最大，脉宽增值最小。在主管同开同断且晶闸管延时的模式下工作时，脉宽增值最大，电流放大倍数最小。以第二模块延时第一模块的模式工作时，负载电流的放大倍数和脉宽增值都是居三模式之中，因此可通过选取合适的触发方式获得所需要的负载电流。
轨道炮的发射需要幅值足够大脉宽足够宽的梯形波电流。研究了两个电感型脉冲电源模块给同一负载供电时的三种工作模式，在不同的工作模式下，负载的电流放大倍数和脉宽增值不同。由实验和仿真结果知: 两个STRETCH meat grinder电源模块在相同模式下工作时，负载电流放大倍数最大，脉宽增值最小。在主管同开同断且晶闸管延时的模式下工作时，脉宽增值最大，电流放大倍数最小。以第二模块延时第一模块的模式工作时，负载电流的放大倍数和脉宽增值都是居三模式之中，因此可通过选取合适的触发方式获得所需要的负载电流。
2019, 31: 035004.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180315
摘要:
ITER极向场变流器是一种高功率大电流的六脉波桥变流器，其额定容量41 MV·A、额定电流27.5 kA。为了承载如此大的额定电流，ITER极向场变流器被设计成每个桥臂由12个晶闸管支路并联组成。在温升试验中，晶闸管支路中的晶闸管壳、快熔、软连接以及RC回路电阻等多个关键部位的温度需要检测，如果每个晶闸管支路都布置测温点，则测温点多达几百个，大大增加其温升试验的难度。为简化测温点、便于温升试验，本文采用先均流再温升的试验方法，通过均流试验得出各桥臂均流系数，在均流系数最小的三个桥臂中选出承担最大电流的晶闸管支路，然后在温升试验中只需验证这三个承担最大电流晶闸管支路的温升。由焦耳定律可知，只要承载最大电流的三个晶闸管支路关键位置的温升满足要求，则其他晶闸管支路的温升一定满足要求。该试验方法将测温点由几百个简化成十几个，为测温点的布置以及温度数据的采集带来便利。
ITER极向场变流器是一种高功率大电流的六脉波桥变流器，其额定容量41 MV·A、额定电流27.5 kA。为了承载如此大的额定电流，ITER极向场变流器被设计成每个桥臂由12个晶闸管支路并联组成。在温升试验中，晶闸管支路中的晶闸管壳、快熔、软连接以及RC回路电阻等多个关键部位的温度需要检测，如果每个晶闸管支路都布置测温点，则测温点多达几百个，大大增加其温升试验的难度。为简化测温点、便于温升试验，本文采用先均流再温升的试验方法，通过均流试验得出各桥臂均流系数，在均流系数最小的三个桥臂中选出承担最大电流的晶闸管支路，然后在温升试验中只需验证这三个承担最大电流晶闸管支路的温升。由焦耳定律可知，只要承载最大电流的三个晶闸管支路关键位置的温升满足要求，则其他晶闸管支路的温升一定满足要求。该试验方法将测温点由几百个简化成十几个，为测温点的布置以及温度数据的采集带来便利。
2019, 31: 035005.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180288
摘要:
高压电源的性能特性对闪烁中子探测器的性能有着十分重要的影响。为克服传统高压供电设备体积大、便携性差的问题，在便携式脉冲中子探测器研制中拟采用内部集成小型化高压模块为光电倍增管提供高压的技术路线。根据实验结果，选用的高压模块最高输出高压可达2.5 kV并且具有良好的输出一致性，可适应16~36 V的工作电压，连续工作稳定性及温度稳定性优良，可以满足脉冲中子探测器研制的要求。
高压电源的性能特性对闪烁中子探测器的性能有着十分重要的影响。为克服传统高压供电设备体积大、便携性差的问题，在便携式脉冲中子探测器研制中拟采用内部集成小型化高压模块为光电倍增管提供高压的技术路线。根据实验结果，选用的高压模块最高输出高压可达2.5 kV并且具有良好的输出一致性，可适应16~36 V的工作电压，连续工作稳定性及温度稳定性优良，可以满足脉冲中子探测器研制的要求。
2019, 31: 035101.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180368
摘要:
为测量兰州重离子加速器冷却储存环主环(CSRm)束流累积阶段的闭轨畸变并进行闭轨校正，开发了闭轨校正系统，该系统由轨道测量系统、闭轨控制系统和校正磁铁系统构成。轨道测量系统实现对束流轨道的实时监测；闭轨控制系统读取束流轨道信息，然后进行闭轨校正计算，并将计算后的校正值传输给校正磁铁系统；校正磁铁系统通过改变校正电源的值，改变校正磁铁的强度，实现对束流轨道的调整，完成闭轨校正。模拟测试结果表明，束流轨道水平方向的最大畸变由校正前的3.37 mm减小为校正后的0.39 mm，垂直方向的最大畸变由校正前的4.21 mm减小为校正后的0.31 mm。该系统能够实现响应矩阵的自动测量和束流轨道的自动校正，满足设计要求。
为测量兰州重离子加速器冷却储存环主环(CSRm)束流累积阶段的闭轨畸变并进行闭轨校正，开发了闭轨校正系统，该系统由轨道测量系统、闭轨控制系统和校正磁铁系统构成。轨道测量系统实现对束流轨道的实时监测；闭轨控制系统读取束流轨道信息，然后进行闭轨校正计算，并将计算后的校正值传输给校正磁铁系统；校正磁铁系统通过改变校正电源的值，改变校正磁铁的强度，实现对束流轨道的调整，完成闭轨校正。模拟测试结果表明，束流轨道水平方向的最大畸变由校正前的3.37 mm减小为校正后的0.39 mm，垂直方向的最大畸变由校正前的4.21 mm减小为校正后的0.31 mm。该系统能够实现响应矩阵的自动测量和束流轨道的自动校正，满足设计要求。
2019, 31: 035102.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180333
摘要:
第一次提出将近景摄影测量技术应用于国内粒子加速器隧道的控制点和设备测量，制定详细测量方案以适应加速器隧道狭窄空间环境，设计满足加速器隧道环境的半球目标、五面体目标，提出了编码立体化的方法，并在普通标准杆的短基线基准的基础上，增加跟踪仪测量的长基线基准进行约束。最后在中国散裂中子源的RCS环隧道中选取70 m长隧道进行测量实验，成功获取加速器控制网和设备的三维坐标，与激光跟踪仪结果对比，精度0.5 mm，显著提高测量效率，达到良好预期效果。
第一次提出将近景摄影测量技术应用于国内粒子加速器隧道的控制点和设备测量，制定详细测量方案以适应加速器隧道狭窄空间环境，设计满足加速器隧道环境的半球目标、五面体目标，提出了编码立体化的方法，并在普通标准杆的短基线基准的基础上，增加跟踪仪测量的长基线基准进行约束。最后在中国散裂中子源的RCS环隧道中选取70 m长隧道进行测量实验，成功获取加速器控制网和设备的三维坐标，与激光跟踪仪结果对比，精度0.5 mm，显著提高测量效率，达到良好预期效果。
2019, 31: 036001.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180284
摘要:
利用系统分析程序RELAP5/Mod 3.4对基于中国聚变工程实验堆(CFETR)的高增益包层聚变堆进行了全堆尺度的安全分析。针对包层结构复杂、部件众多的特点，提出了对包层两套冷却系统的复杂流动和传热结构的等效建模方法，并建立了两套冷却系统间的传热模型。在此基础上完成全包层模型，对稳态运行工况进行了计算验证，并选取燃料区全部失流事故进行安全分析。计算结果表明：在事故过程中，第一壁-产氚区冷却系统能够带走燃料区的部分衰变热，高增益包层的各项热工参数均未超过限值。这表明包层能够有效地抵御此类事故，具有良好的热工安全特性。
利用系统分析程序RELAP5/Mod 3.4对基于中国聚变工程实验堆(CFETR)的高增益包层聚变堆进行了全堆尺度的安全分析。针对包层结构复杂、部件众多的特点，提出了对包层两套冷却系统的复杂流动和传热结构的等效建模方法，并建立了两套冷却系统间的传热模型。在此基础上完成全包层模型，对稳态运行工况进行了计算验证，并选取燃料区全部失流事故进行安全分析。计算结果表明：在事故过程中，第一壁-产氚区冷却系统能够带走燃料区的部分衰变热，高增益包层的各项热工参数均未超过限值。这表明包层能够有效地抵御此类事故，具有良好的热工安全特性。
2019, 31: 036002.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180271
摘要:
大型超导测试平台用于测试大型超导磁性负载的性能。测试过程中，当超导磁性负载失去超导性能时，大量能量积聚于负载内部从而造成难以恢复的损害，因此需要立刻通过失超保护系统将存储于超导磁性负载内部的能量转移出并进行有效的释放。在失超保护系统中移能电阻系统用于所转移能量的承载，并通过热量排散的形式进行能量释放。针对大型超导测试平台中待测试超导磁性负载参数，设计的移能电阻系统可以根据待释放能量总量、能量转移时间以及系统电气参数等需求，通过改变电阻系统内部的连接结构从而调节移能电阻系统的能量转移过程。通过对移能电阻系统的矩阵模块化设计以及单移能电阻模块结构设计进行分析，针对每个移能电阻模块的抗电磁应力、杂散电感、结构支撑等设计进行有限元仿真分析，从而验证移能电阻系统设计的可行性。
大型超导测试平台用于测试大型超导磁性负载的性能。测试过程中，当超导磁性负载失去超导性能时，大量能量积聚于负载内部从而造成难以恢复的损害，因此需要立刻通过失超保护系统将存储于超导磁性负载内部的能量转移出并进行有效的释放。在失超保护系统中移能电阻系统用于所转移能量的承载，并通过热量排散的形式进行能量释放。针对大型超导测试平台中待测试超导磁性负载参数，设计的移能电阻系统可以根据待释放能量总量、能量转移时间以及系统电气参数等需求，通过改变电阻系统内部的连接结构从而调节移能电阻系统的能量转移过程。通过对移能电阻系统的矩阵模块化设计以及单移能电阻模块结构设计进行分析，针对每个移能电阻模块的抗电磁应力、杂散电感、结构支撑等设计进行有限元仿真分析，从而验证移能电阻系统设计的可行性。
2019, 31: 036003.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180283
摘要:
为了适应核聚变实验的要求，在下一代托卡马克的设计中需要变流器输出瞬时高强度脉冲电流为大型电气设备提供动热稳定等型式试验。提出一种将电源系统阻抗等效到整流变压器二次侧并结合变流器两端电压变化关系的方法，建立了大功率变流器的等效电路模型。在不同电气参数下计算得出了相应的多台变流器并联的总输出电流。以1000 kA为目标，给出了符合条件的电气参数计算过程和结果。该结果作为给定参数下的极限条件，使得在大功率变流器脉冲电流设计时有了最低设计阈值，为后续的变流器器件选型和结构设计奠定了基础。
为了适应核聚变实验的要求，在下一代托卡马克的设计中需要变流器输出瞬时高强度脉冲电流为大型电气设备提供动热稳定等型式试验。提出一种将电源系统阻抗等效到整流变压器二次侧并结合变流器两端电压变化关系的方法，建立了大功率变流器的等效电路模型。在不同电气参数下计算得出了相应的多台变流器并联的总输出电流。以1000 kA为目标，给出了符合条件的电气参数计算过程和结果。该结果作为给定参数下的极限条件，使得在大功率变流器脉冲电流设计时有了最低设计阈值，为后续的变流器器件选型和结构设计奠定了基础。
2019, 31: 036004.
doi: 10.11884/HPLPB201931.180282
摘要:
计算了采用二极管等效电压源模型和等效电阻模型的退磁回路电流响应和二极管功耗，分析了两个模型的特点和差异，在此基础上，为了进一步提高精度，充分考虑了二极管的非线性特性，以实际二极管伏安特性进行曲线拟合建立函数关系式得到二极管非线性模型，代入回路方程并求解。综合对比各模型的仿真结果后，得出采用二极管非线性模型和等效电压源模型能更好地模拟退磁保护响应。
计算了采用二极管等效电压源模型和等效电阻模型的退磁回路电流响应和二极管功耗，分析了两个模型的特点和差异，在此基础上，为了进一步提高精度，充分考虑了二极管的非线性特性，以实际二极管伏安特性进行曲线拟合建立函数关系式得到二极管非线性模型，代入回路方程并求解。综合对比各模型的仿真结果后，得出采用二极管非线性模型和等效电压源模型能更好地模拟退磁保护响应。
