一种用于电磁发射的电感电容混合型储能脉冲电源

为探索电感储能脉冲电源用于电磁发射的可行性,研究了电感电容混合型meatgrinder脉冲电源电路.分析了带轨道炮负载的这种混合储能型脉冲电源系统的工作原理,结合仿真,研究了电源模块中电感、耦合系数和电容等参数对系统性能的影响,讨论了多个电源模块的并联运行问题.通过合理设计电源电路参数,这种脉冲电源电路用于轨道炮的发射是可行的,并且通过多模块的并联运行可以获得理想的脉冲电流波形和更高的系统能量转换效率.     

基于模糊控制的脉冲功率源放电时序控制研究

为了实现多参数电源模块的脉冲成形网络输出电流的稳定性与可控性,设计了一种基于模糊控制的电源时序触发控制系统。根据发射过程中电枢状态的非线性特征,建立电磁发射系统电路模型和动力学模型,并设计模糊控制器与控制指令处理与分配系统。建立一个由20个脉冲功率源模块组成的电磁发射系统仿真程序,验证上述系统的可行性。结果表明,模糊控制理论的引入可以准确控制脉冲功率源模块放电时序,使脉冲成形网络输出电流跟踪设定电流波形。     

全数字火炮指挥供电系统的研究

针对火炮指挥系统供电电源高可靠性要求,设计了一种采用相位调制跟踪法的全数字式电源并联系统。该系统将各并联模块的输出功率值通过相位调制转换为控制通讯线上周期脉冲信号的相位值,然后通过锁相同步的方法使所有模块都跟踪调制脉冲相位最超前,即输出功率最大模块,从而实现功率均分。采用数字脉冲锁相技术提高了均流控制精度,通过数字信号压缩,只需一根通讯线即可完成并联控制,提高了安全性和抗干扰能力。试验结果表明,并联电源系统工作稳定。该方法还能自动切换并联系统内故障的电源模块,实现了民主主从式不间断控制．有效提高了火炮指挥系统的供电可靠性。     

电磁轨道炮发射过程中的分布式脉冲电源系统冲击特性研究

电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统在1~2 ms的时间内,将承受30 kA以上的脉冲电流以及5 kV以上的脉冲电压,对于电源系统关键部件的工作特性造成极大的影响,甚至引起失效。因此,研究分布式脉冲电源系统在电磁轨道炮发射过程中的冲击特性是十分重要的。建立包含动态变化负载的分布式脉冲电源系统模型,利用电路仿真Pspice软件对分布式脉冲电源系统的冲击特性以及关键部件失效后的工作特性进行仿真分析,并将分析结果与实验结果进行对比。研究结果表明：电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统的电容器组,在单一模块晶闸管发生击穿短路故障后,受到较大的反向电流和反向电压,会对储能电容器造成严重破坏;在单一模块调波电感器发生击穿故障后,会造成故障模块的输出电流波形与电容器输出电流波形脉宽相近,且造成输出电流波形脉冲宽度变小,峰值增大（即通过晶闸管电流的di/dt变大）,可能造成晶闸管高压硅堆正向过流烧毁。仿真结果与实验结果吻合程度很高,证明所建立电磁轨道炮电源模型与实际使用模型十分接近,分析得到的结果准确性更好、可信度更高。     

引信全电子安全系统电磁兼容性改善方法

在引信全电子安全系统研究过程中,发现高频变压器的使用使得电路中产生脉冲电磁干扰,提出采用MOSFET隔离驱动、新型变压器、电源隔离等方法有望减小全电子安全系统电路脉冲电磁干扰,提高引信电磁兼容性,提高引信全电子安全系统的可靠性、安全性.     

并联复合式电磁悬挂模型参考多模式切换控制研究

传统馈能悬挂难以平衡减振和馈能之间的矛盾关系,针对该问题提出由电磁作动器和磁流变减振器组成的并联复合式电磁悬挂结构方案。为提高并联复合式电磁悬挂对不同路况的适应能力,考虑其具备不同工作模式的特点,设计了模型参考多模式切换控制器,并以提高乘坐舒适性为目标确定了切换指标、阈值及相应的控制参数。针对切换指令的离散特性和悬挂系统状态变化的连续特性,基于Stateflow软件设计了多模式切换控制系统,并确定了相应的切换规则和切换流程。对模型参考多模式切换控制器的性能进行了仿真和试验验证。结果表明：该模型参考多模式切换控制器可有效地实现并联复合式电磁悬挂各工作模式之间的切换,提高了并联复合式电磁悬挂对不同路况和驾驶需求的适应性,有效平衡了减振及馈能之间的矛盾关系。     

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

随着电磁发射技术的发展,对脉冲功率电源特性的要求也越来越高,需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点,为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构,由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成,每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块,单个模块短路放电电流最大可达65 kA;充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成;控制系统具有两级控制结构,使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制;测量系统采用PXI系统,主从式网络结构,可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试,在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明,13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高,可以满足电磁发射实验的需求。     

电磁发射中电容电压跌落与补偿稳压技术研究

在放电触发等待过程中,脉冲电源中电容电压通常会出现明显的跌落,而且放电触发等待时间的随机性会使得每次放电的电压跌落量均不相同。以用于电磁发射的脉冲电源为研究对象,根据脉冲功率模块的电路结构,分析了造成电容电压跌落的原因,主要是由于脉冲电容器自身漏电和主放电开关漏电所致。基于电磁轨道炮实验系统建立了仿真模型,计算了不同电容电压跌落量下的电枢出膛速度及速度下降率。仿真结果表明,电容电压跌落会导致电枢出膛速度减小、散布增大,影响了发射的一致性。针对电容电压跌落问题,提出了一种通过电能补偿实现电容电压动态稳定的方法,设计了电能补偿电路和适用于多模块组态脉冲电源电容电压采样的电压随动电路,对发射系统进行了补偿稳压技术改造,并开展了实验验证。结果表明,所采取的补偿稳压方法在放电触发等待过程中能将电容电压稳定在额定电压的0.5%范围之内。补偿稳压能够不受放电触发等待时间的影响,提高发射时脉冲电源放电电压的一致性,具有较高的应用价值。     

基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用

为了进行电磁轨道炮发射机理研究,研制了一套基于反向导通双晶复合晶体管（RSD）全固态开关的电容储能型脉冲功率电源。RSD开关采用可控等离子体换流技术,具有全面积均匀同步导通、开通损耗小、功率大、换流效率高、寿命长的特点。电源系统由16个64 kJ储能模块并联组成,采用一体化紧凑设计,内嵌充电、控制、保护与测量功能。系统额定电压18 kV、总储能1 MJ,可通过时序控制对放电波形进行调节,短路同步放电峰值可达960 kA. 系统在20 mm口径电磁轨道炮上进行了多次发射试验,结果表明脉冲电源系统可靠性高,一致性好,输出波形灵活可调,满足轨道炮超高速发射研究的需要。     

脉冲电源输出电流精度影响因素分析

脉冲电源输出电流精度是实现电磁发射系统初速高精度控制的重要影响因素。为了全面分析脉冲电源输出电流精度,基于Simulink建立脉冲电源仿真模型,在脉冲形成单元中分别调整充电精度、电容精度和电感精度,分析其对输出电流精度的影响。除此之外基于脉冲形成网络,引入同步放电模块数量这一影响因素。最后通过脉冲电源模块和模拟负载开展试验验证,证明了仿真分析的正确性。结果表明,输出电流精度受充电精度的影响最为明显,受电容精度和电感精度的影响程度相近,此外输出电流精度随同步放电模块数量的增多而提高。该研究为高精度脉冲电源电气参数设计及元器件选型提供参考依据。