脉冲成形单元的储能方式当前主要为电容储能和电感储能。电容储能方式具有组合灵活、配置方便及输出功率大的优势,但是传统电容储能密度较低。相比电容储能而言,电感储能密度较高,体积小。但是传统电感在工作过程中损失能量较多,对于需要长时间作业的装置并不适用。随着超导技术的发展,超导电感具有更大的储能密度,且损耗小、能够长时间储能,超导电感储能相比其他储能方式具有更大储能密度,损耗小、能够长时间储能的优点,在电磁发射领域中展现出良好的应用前景。高温超导脉冲变压器是构建高温超导电感能型脉冲成形单元的一种重要设备。其中,单谐振脉冲成形电路是一种基于高温超导脉冲变压器脉冲成形模式。单谐振脉冲成形模式可以输出更高幅值的电流脉冲,而且能量传输效率较高。不过,单谐振脉冲成形模式输出的电流脉冲脉宽较小,其转换电容的储能占电感总储能的比例也较高,降低了系统整体的储能密度。为此,本文提出“电容复用”方法来提高输出脉冲的宽度和系统的总储能密度,并以270k J的超导脉冲电源(SPPS)系统为例,本文详细描述了电容复用方法的电路概念设计及仿真验证。本文将通过以下几方面进行阐述:(1)本文首先建立了单谐振脉冲成形单元电路,对其工作过程及原理进行详细介绍,并选择电流放大倍数、断路开关的最大电压及最大电容储能比例作为主要性能指标,分析了系统参数对系统性能的影响。(2)其次对高温超导脉冲变压器的设计进行详细描述,并基于高温超导脉冲变压器搭建实验电路,对脉冲成形同步放电和异步放电进行仿真及实验验证。通过仿真和实验结果可以得出结论:多组并联同步放电可进一步放大电流脉冲幅度,多组并联异步放电可以获得较大的电流脉冲宽度。(3)然后,文中建立了多模块单谐振脉冲成形单元电路的电路模型,并利用simplorer软件平台对电路的工作过程的进行了仿真分析,并分析了耦合系数、转换电容、副边电感等电路参数对电磁发射特性的影响。(4)最后,针对单谐振脉冲成形模式输出的电流脉冲脉宽较小,其转换电容的储能占电感总储能的比例也较高的问题。本文提出了“电容复用”方法来提高输出脉冲的宽度和系统的总储能密度,通过仿真可以得出基于电容复用方法改进的超导脉冲电源(SPPS)电流脉冲脉宽增大,最大电容能量所占电感总储能的比值降低,系统的能量密度提高。综上研究结果表明,本文提出的电磁发射用单谐振脉冲成形单元电路的电容复用改进方案能够得到较大脉冲宽度,且系统的总储能密度方面也有所提高。可为电磁发射用脉冲成形单元技术的研究提供一定借鉴。