；
[0081] (1)计算贮能消磁电源第1个脉冲到第50个脉冲的累积能量Ei;
[0082] 用到的参数：首脉冲理论放电电流If4000A，电流等差衰减公差AI=80A，负 载电阻&= 0. 1625Q，单个脉冲放电时间Tm= 10s，脉冲电流指数衰减系数kAI= 0. 1，脉 冲总数Npulse= 50。计算得到表1所示按等差进行计算得到的脉冲能量数据和表2所示表 2按衰减系数0. 1计算得出的理论脉冲数据。
[0083] 表1按等差进行计算得到的脉冲能量数据
[0084]
[0085] 表2按衰减系数0. 1计算得出的理论脉冲数据
[0086]
[0087] (2)确定储能电容模组的额定电压以及电容单体串联个数，具体方式为：
[0088]将首脉冲理论放电电压带入公式Ule_b_min=(U1/dbuc;k_max+Au)XkK计算得到后 级变换器采用降压方式时首个脉冲允许的电容放电最小电压Ulc;_b_min= 703. 6V，令单 个储能电容模组的额定电压Ue_N =Ule_b_minXKsafe_u_b = 864V，根据公式NseiMS =UC_N/ Uc-singleXKe_n_ifOTity计算单个储能电容模组的电容单体串联个数N' series= 318. 42, 正后的储能电容单体串联个数NseHes= 320,其中，dbuek_max= 0.97,Au= 0,kK= 1.05，Kc-nonuniformity 1. 22?Uc-singie2. 7V?Ksafe-u-b1. 228〇
[0089](3)初步计算与电站供电功率匹配的储能电容容量值c'sum。
[0090] 下面选用电流指数衰减、后级变换器升降压方式，电站供电功率P#id选为lOOOkW 为例进行下一步滤波电感、电容的设计。
[0091] 根据公式Wlc_Qffer=Qi-Wgf计算储能电容模组需要给首脉冲供给的能量Wlc_offer =17900kJ;再根据公
0步计算出与电站供电功率P#id 相匹配的储能电容容量值c' sum= 60. 18F;
[0092] 其中，首脉冲允许的储能电容模组放电最小电压Ule_min= 292. 5V，储能电容模组对 负载放电的效率n^lMd= 〇. 9,电站经前级充电控制器和后级恒流变换器给负载供能的效 率1^g-iMd= 〇? 81 ;
[0093] 4)对所述步骤（3)初步算得的储能电容容量值c'sum进行校验修正，并确定储能 电容模组总数凡__:
[0094] 根据公式Wg-Qffer_max=ffg-Qff_max+Wg"x计算出电站在脉冲放电间隔内和脉冲放电期 间内能够提供的最大能量之和20150kJ，此能量已经大于指数衰减下第3个脉 冲的理论能量Q3，只需要对前两个脉冲进行校验，即2;
[0095] 如图4所示，将一个容量为c' _、额定电压为仏，的储能电容作为消磁电源的储 能模组，并对这个模组进行逐步放电计算，并对容量c进行校验并按储能电容容量修 正系数Ke_sum_eMTeetim= 0. 1进行修正，得到修正后的c' sum= 72. 82F；
[0096]根据公式f。__= (NseirasXc^sum)/csingle^+算出储能电容模组总数初值f=8,将N'。__乘以储能电容模组数安全冗余系数Ksaf__N= 1. 4并取整，便得到与电站功 率PgHd匹配的考虑一定安全冗余的储能电容模组总数N。__= 12,继而得到考虑一定安全 冗余的储能电容容量CSUffl=Ne__Xcsingle +Nseries= 112. 5F〇
[0097]分别计算出电流等差衰减后级变换器降压方式、电流等差衰减后级变换器升降压 方式、电流指数衰减后级变换器降压方式、电流指数衰减后级变换器升降压方式四种情况 下的需求供电功率与电容组数关系（未考虑安全冗余），如表3、表4和图7所示。其中电 容单体容量为csingle= 3000F，并将首脉冲功率P:与电站供电功率PgHd之比定义为功率输 出比Kp，即Kp=
[0098] 表3降压方式计算得出的需求供电功率与电容组数
[0099]
[0100] 表4升降压方式计算得出的需求供电功率与电容组数
[0101]
[0103] (5)对储能电容模组总数Ne_sum= 12进行修正并分组：
[0104] 依据消磁电源采用后级变换器的路数N_V6rtOT= 12将N。__组储能电容模组一共 分成12组，并且不需要修正。图8和图9所示为储能电容模组分组方案示意图。每个储能 电容工作组组成一个独立的模块，每个独立的模块配置独立的充电机，独立的后级变换器， 后级变换器并联后向负载提供放电脉冲电流。12个储能电容工作组分成两个大组，每组有 6个储能电容工作组；每个大组又分成2个小组，每个小组有3个储能电容工作组。
[0105] (6)进行脉冲放电过程设计，具体方式为：
[0106] 当脉冲电流大于2000A时，12个储能电容工作组都参加放电；12个储能电容工作 组分成两个大组，每组有6个储能电容工作组，脉冲电流小于2000A，大于1000A时，两个大 组中只有其中一个大组参加放电；每个大组又分成2个小组，每个小组有3个储能电容工作 组，脉冲电流小于1000A，大于500A时，两个小组中只有一个小组参加放电；当放电电流小 于500A时，只有1组电容参加放电。
[0107] 根据上面的电容模组分组方案，在根据前面按衰减系数0. 1计算得出的理论脉冲 数据表格中的电流数据可得：①阶段一：从第1个脉冲到第7个脉冲，共计7个脉冲，由12 组储能电容工作组参与供能；②阶段二：从第8个脉冲到第14个脉冲，共计7个脉冲，由6 组储能电容工作组参与供能；③阶段三：从第15个脉冲到第20个脉冲，共计6个脉冲，由3 组储能电容工作组参与供能；④阶段四：从第21个脉冲到第50个脉冲，共计30个脉冲，由 单个储能电容工作组完全独立供能。且在前3个阶段，如果当前参与放电的电容模组能够 释放的能量大于当前脉冲到第18个脉冲能量累积之和，则由完全电容模组进行放电，之和 电站不再提供任何能量，直到完成所有脉冲放电。
[0108] (7)进行脉冲放电过程计算；
[0109] 表5、表6所示分别为由脉冲放电过程计算得出的单个电容模组脉冲放前电后电 压，表7为由脉冲放电过程计算得出的各脉冲放电时单路后级变换器流过的电流。
[0110] 表5单个电容模组脉冲放电前电压
[0111]
[0112] 表6单个电容模组脉冲放电后电压
[0113]
[0115] 表7各脉冲放电时单路后级变换器流过的电流
[0116]
[0117] (8)根据所述步骤（7)的脉冲放电过程计算结果求取滤波电感与滤波电容值：
[0118] 根据上述放电过程设计计算出每个脉冲放电的前后电压，并带入公式
:心.中，计算出后级变换器采用升降压方式时第i个脉冲放 电要求的最小电感，计算所得数据如表8所示，其中开关管的工作频率设置为f= 6kHz，开关周期八二1/f。
[0119] 表8电站功率1000kW电流指数衰减变换器升降压方式下计算得到的电感值
[0120]
[0122] 对计算得到的50个电感值求最大值，即可得到正常工作组组的对应的电感值L= 114. 45 (yH)，其中取&= 2。这个方案中，每组模块的后级变换器由6个Buck-boost电 路交错并联组成，构成6相6重斩波电路，5路正常工作，1路作为冗余备用，每个开关管电 流100A，这个级别电流的开关管工作频率可以较高，6相6重斩波电路进一步降低对滤波 电感的要求。故应对上述求得的电感值进行修正：L' =L/25X2 = 9. 16(yH)。根据公式
^求取后级变换器采用升降压方式时的稳压电容，求得的电 容值如表9所示。
[0123] 表9电站功率1000kW电流指数衰减后级变换器采用升降压方式时稳压电容值
[0124]
[0125] 可得到电站功率1000kW、电流指数衰减、后级变换器采用升降压方式时，正常工作 组对应的滤波电容值C' = 3150172 + 25X1. 2 = 151208 (yF)，其中升降压式后级变换器 采用交错并联方式时电容的冗余系数Kparallel_e= 1. 2。
[0126] 图11所示为本发明具体实施例设计的消磁电源阶段四前两个脉冲电流输出仿真 波形图，已对脉冲电流进行了换向，可以看出脉冲的上升沿和下降沿均符合小于Is的要 求。
[0127] 方案的优点是冗余特性好，在进行超级电容组数确定时考虑了至少40%安全冗 余，在进行超级电容模组放电方案设计时，每个放电阶段都包含冗余机制，正常放电组之间 的互相备用冗余，后级变换器内部同样也加入了冗余机制，即5+1路并联冗余机制，进一步 将消磁电源的可靠性提高，相当于每个变换器电路有冗余，总输出电路又有冗余，可靠性很 高。每个模块的设计电流为500A，实际工作最大电流为333A，模块的开关管选择范围很大， 工作频率可以比较高，这样可以降低滤波电感的数值，另外超级电容只存串联电压均衡问 题，不存在并联电流均衡问题，可以降低超级电容均衡方面的硬件成本。
【主权项】
1. 一种IC能消磁电源的储能电容和滤波电感、电容选定方法，其特征在于，该方法包括 如下步骤： (1)计算贮能消磁电源第1个脉冲到第i个脉冲的累积能量，具体方式为： 根据公式Zi = 计算指数衰减方式下第i个脉冲的理论放电电流I1?，或根据 公式Ii. = Ir (|-1>沒计算等差衰减方式下第i个脉冲的理论放电电流I2.; 根据公式q = X 计算第i个脉冲的理论放电电压q，根据公式ζ = Ui XI1.计算第i 个脉冲的理论放电功率#，根据公式β = IJxra计算第j个脉冲的理论能量g，按照公式 i 4 = Σ岛计算从第1个脉冲到第i个脉冲的累积能量爲； 其中，i为脉冲序号，取值范围为脉冲总数，I1为首脉冲理论放电电流， 为脉冲电流指数衰减系数，Af为电流等差衰减公差,?为负载电阻，7^为单个脉冲放电 时间，即脉冲宽度，j同为脉冲序号，取值范围i~ i; (2 )确定储能电容模组的额定电压以及电容单体串联个数，具体方式为：