隨著脈沖功率技術在日常生產生活中的日益普及，其能量儲存技術亦受到越來越多的重視。下面本文主要根據現今脈沖功率技術中主要的電容儲能、電感儲能、化學儲能、機械儲能等儲能方式，介紹其相關特點及應用原理。

一電容儲能

　　電容儲能是被研究最早的一種儲能方式，也是目前應用最廣的儲能方式。其技術成熟，可用于毫秒、微妙、納秒量級的脈沖功率裝置中。作為儲能器件，具有容量大、內部電感極小、耐壓高的特性，儲能達數千焦耳至數兆焦耳，缺點是儲能密度低，在10^7J以上的裝置上使用不夠經濟。模塊化電容儲能脈沖功率源系統主要由三個部分組成：

　　● 電容充電裝置；

　　● 脈沖成形網絡模塊；

　　● 測控系統。

　　電容儲能脈沖功率源工作原理可以下圖來說明

圖示1：單模塊脈沖功率電源電路

　　電容儲能式功率脈沖電路包括高壓充電電源U、儲能電容C、阻尼二極管D1、主開關K1、調波電感L和負載R幾部分。開關采用真空觸發開關，應具有極高的di/dt性能。調波電感用來調整負載電流的幅度和脈寬。阻尼二極管的作用是防止反向電壓對電容反向充電，避免損壞電容器。負載R包括軌道阻抗和電樞阻抗。假設開關是理想的，當開關K2閉合時，電容向負載放電，同時向電感充電，此階段為電流上升階段，二極管D1，反偏截止；當電流上升到最大值時，二極管D1正偏導通，阻止電流對電容反向充電，此時電感中積蓄的能量經二極管DI、D2繼續向負載供應，此階段為電流下降階段。整個過程可用如下函數來表示

……1

　　式1中：

　　由電路理論可知，當負載電阻很小時，有：

；……2

　　式2中，I0為電流最大值；T為電流脈沖底寬。放電電流曲線見下圖3。t＜t0負載電流呈正弦變化；t≥t0負載電流呈指數變化。

圖2：放電電流曲線

二電感儲能

　　相比電容儲能，電感儲能的儲能密度高,系統體積小、重量輕、造價降低，因此應用電感儲能有潛力得到更高的能量利用率和脈沖功率，并且電感儲能系統的絕緣問題相對容易解決。目前被廣泛應用于等離子體物理、強激光、電磁輻射等研究領域。

　　電感儲能可有如下原理圖說明：

圖3：電感儲能原理圖

　　一般的電感儲能脈沖電源，包含儲能電感器L、給L充電的初級電源P和斷路開關OS組成（如上圖所示），有時還需在負載ZL和L間串接閉合開關cs。當L被充電后斷開os時，能產生一個較高的感應電壓L（di/dt）。在這種裝置中常可儲能10~100MJ，借助os可把能量脈沖“壓縮”到充電時間的1/5—1/10或更小，能把脈沖功率放大到10^14—10^15W。其中初級電源P常為marx發生器、蓄電池等。

三化學儲能

　　化學儲能實際上就是利用儲能材料相接觸時發生化學反應,而通過熱能與化學能的轉換儲存能量儲存起來。它具有很高的儲能密度（例如ＴＮＴ炸藥儲能密度為5.25*10^3J/cm3。并且它們又能快速脈沖地釋放和轉換成電脈沖，所以現代脈沖功率技術常采用化學能的脈沖發電裝置，除高儲能密度的電化學電源（如蓄電池）外，常用的還有各種形式的磁通壓縮發生器（發電機）、脈沖磁流體發電機和磁流體電容器等。

　　蓄電池作為一種化學儲能裝置，其原理是使用時先充電，將電能轉化成化學能存儲起來，工作時，將化學能轉換成電能對負載釋放電能。這個過程可以重復多次。在脈沖功率裝置中使用的蓄電池分為兩大類：秒級放電的普通型和毫秒級放電的脈沖型。

　　暴磁壓縮發生器是利用磁通φ在良導體回路內守恒原理即電感 L 與電流i之間的關系φ＝Li，通過化學反應產生的機械力做功，壓縮回路磁通和減少電感 L，則使i增大（因φ守恒）。即將炸藥所含的化學能轉化為電磁能，原理及其典型電路如下圖所示：

圖4：化學儲能原理圖

四機械儲能

　　機械儲能裝置最常見的是脈沖發電機和單機發電機，并且多是先用透平機或電動機把大質量飛輪驅動起來旋轉到高速度，使飛輪慣性地儲存動能，然后突然轉接到脈沖發電機的轉子軸上，使其產生電脈沖輸出，同時飛輪因釋能而被減速或停轉。

　　飛輪的結構如下圖所示，主要包括5個基本組成部分：

　　1)采用高強度玻璃纖維(或碳纖維)復合材料的飛輪本體；

　　2)懸浮飛輪的電磁軸承及機械保護軸承；

　　3)電動/發電互逆式電機；

　　4)電機控制與電力轉換器；

　　5)高真空及安全保護罩。

圖5：飛輪系統組成圖

　　飛輪儲能系統的工作原理為：系統儲能時，電機作為電動機運行，由電網提供電能經功率電子變換器驅動電機加速，電機拖動飛輪加速儲能，能量以動能形式儲存在高速旋轉的飛輪中；當飛輪達到設定的最大轉速以后，系統處于能量保持狀態，直到接收到一個釋放能量的控制信號，系統釋放能量，高速旋轉的飛輪利用其慣性作用拖動電機減速發電，經功率變換器輸出適用于負載要求的電能，從而完成動能到電能的轉換。由此，整個飛輪儲能系統實現了電能的輸入、儲存和輸出控制。

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