张　超*,董健年,张　军（南京理工大学　能源与动力工程学院,南京　210094）



高耦合度电感储能型脉冲功率源仿真分析

张超*,董健年,张军
（南京理工大学能源与动力工程学院,南京210094）

摘 要：为了研究高耦合度电感储能型脉冲功率源，本文首先仿真了STRETCH Meat grinder电路，通过得到的电流电压波形分析了该电路的工作过程；然后再利用有限元方法来分析该拓扑中耦合电感的磁场特性。通过建立耦合电感线圈的二维仿真模型得到了磁场能量分布云图、磁感应强度分布云图以及磁感应强度矢量图和电磁力矢量图，得出耦合电感的磁场分布规律以及电感的受力趋势。为了进一步直观的研究耦合电感的受力，本文还仿真计算了在垂直方向上电感的受力情况。为高耦合度电感储能型脉冲功率源优化设计提供了一定的理论依据。

关键词：STRETCH Meat grinder；脉冲功率源；耦合电感；有限元分析；磁场

1　引言

在电磁发射技术中，为满足作战的需求，电源小型化显得尤为重要[1]。相比较而言，电感储能型脉冲功率源以其储能密度高、传输功率大、结构紧凑、体积小、成本低等优点[2]成为了研究的热点。

对于电感储能型脉冲功率源的研究，美国IAT通过对传统的Meat grinder电路进行改进提出了STRETCH Meat grinder拓扑[3-4]，该拓扑引入耦合电感，利用磁通压缩的原理，通过互感实现电流倍增，大大提高了带负载的能力[5]。STRETCH Meat grinder电路中为了提高能量的传输效率，耦合电感的优化设计是关键，以前的研究主要集中在提高两电感的耦合度上，如今耦合度已提高到0.9以上，在高耦合度情况下强磁场的影响将会凸显出来，基于此本文在仿真分析拓扑结构的背景下以其高耦合度电感为模型，利用有限元方法分析了其磁场特性以及耦合电感线圈受力情况。……