基于Jiles-Atherton模型的四級串聯FLTD電路仿真

萬臻博，丁衛東，何 旭

(西安交通大學 電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，西安 710049)

快脈沖直線變壓器驅動源(fast linear transformer driver ,FLTD)被國內外高功率脈沖領域視為Z箍縮驅動源最具有前景的技術路線，是未來數十兆安Z箍縮慣性約束核聚變研究的重要基礎。目前，國內外對FLTD的單模塊、多級串聯裝置及基于FLTD多路并聯的大型Z箍縮驅動器的概念設計已展開了諸多研究[1-6]。與此同時，數值仿真方面也有了較多進展[7-13]。作為FLTD電壓和功率疊加的重要器件，磁芯的有效建模對正確反映FLTD輸出特性十分重要。目前，國內外的FLTD仿真中對磁芯模型的研究仍比較欠缺，大多數的仿真研究將磁芯等效為定值電感或固定磁導率的介質來處理，如，美國圣地亞國家實驗室使用的LSP 3維粒子仿真[9]及西安交通大學使用Pspice電路模擬中[11-12]，關注了磁芯從完全去磁的反向飽和狀態到正向飽和狀態之間的非線性過程，即考慮了一部分磁化曲線，但不具備磁滯回線的特征。當前大部分數值仿真主要針對FLTD正常工況的輸出特性，正常工況下各級模塊的磁芯勵磁方向一致，且不易飽和。與主電流相比，磁芯回路中的勵磁電流，即，FLTD的漏電流非常小，因此，對整體輸出電壓和電流等參數的模擬基本無影響，仿真與實驗結果符合較好。然而，在FLTD的開關自放電等異常工況下，由于各級磁芯勵磁方向不統一，磁芯的勵磁狀態會對FLTD各個位置的輸出電壓和電流波形產生很大影響，因此，研究磁芯在FLTD中的工作模式，改進磁芯等效模型有助于更好地模擬和預測FLTD故障波形，對FLTD調試、實驗和故障診斷具有重要意義。……