基于双电容器耦合和线性补偿的高稳定度平顶脉冲强磁场调控系统分析与设计

平顶脉冲磁场具备脉冲磁场强度高和稳态磁场稳定度高的双重优势，是现代物理科学研究的重要工具。为满足脉冲场核磁共振、I-V测量等科学实验对平顶脉冲磁场高稳定度的需求，该文提出基于双电容器回路耦合放电和线性补偿的平顶磁场调控方案。为此，理论分析双电容器回路耦合放电过程，建立配置主/辅回路电容电压和放电时序的优化方法，基于IGBT有源区的流控特性，设计线性调节补偿回路和前馈反馈相结合的控制器，研制与主磁体解耦的1 T补偿磁体，对双电容器回路耦合放电产生的背景磁场进行高精度调控，最终实现了强度为45.2 T、持续时间为8 ms以及稳定度为0.02%的平顶脉冲磁场，满足相关固态核磁共振等科学实验需求。