一种真空触发开关脉冲电源系统研究

脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 kV的脉冲电源。电源系统由17个118 kJ电容储能模块并联组成,单个模块短路放电最大电流达52 kA,系统包含了充电、控制、测量子系统。电源在模拟负载上进行了单模块、系统同步与时序控制放电性能测试,并在电热化学发射装置上进行了发射试验。结果表明,系统输出的电流幅值较高且波形灵活可调,可靠性高,可满足电热化学发射试验的研究。     

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。     

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。     

基于解析法的电磁发射弹丸内膛磁场分布特性分析

电磁轨道发射装置膛内的磁场分布特性对制导弹丸的器件布局设计非常重要。对电磁轨道发射装置膛内的强磁场环境进行了分析,基于毕奥-萨伐尔定律推导了考虑弹丸运动位移和电流趋肤深度下膛内磁场的计算公式。通过时谐分析方法并采用数据拟合的方式得到了电感梯度与电流频率和弹丸运动位移的函数关系,用以分析弹丸的内弹道运动特性。采用时频分析方法得到了电流趋肤深度随时间的变化关系,从而建立了弹丸中轴线磁场分布特性求解的三维解析计算模型。以实验室的电磁发射装置为例,采用试验电流数据作为输入,对内膛弹丸处磁场分布特性进行解析计算。结果表明：弹丸中轴线的磁感应频率在450 Hz以下,磁感应强度峰值达到0.4 T,并沿弹丸长度方向迅速衰减,100 mm处的磁场基本降为0. 利用磁探针的测试数据验证了理论计算模型的正确性。     

复材设备舱段雷电间接效应仿真与试验评估

为了分析雷电对舱体的间接效应,采用电磁仿真软件CST和传输线矩阵方法,对典型舱体进行大电流脉冲注入仿真计算,并与试验数据进行对比分析。研究了不同幅值的雷电流在复合材料舱体的传输过程中,舱体的表面电流分布、舱体内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部单线电缆的耦合情况。仿真与试验结果表明,复合材料舱体上产生的电流主要集中分布于舱体的金属框架,舱体表面电流密度比较小,表面电流密度分布与电流幅值大小无关;舱体各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,复合材料舱体对低频磁场的屏蔽能力较弱;舱体中心的线缆感应电流小于其它处的线缆,舱体中心电磁环境最好。     

程控化脉冲能源在电热加速器中的应用

一种介于瞬变能源与缓变能源特性之间的特殊大容量脉冲能源系统，其主要特性是电压5－25kV，最大电流3－10mA，放电脉冲40－200μs。由于现有大功率放电开关的性能限制，脉冲能源系统基本上采有简模块化的放电网络结构；因此，工作负载上的电流波形优化不仅依靠贮能模块的工作参数调节，而且更大程度上取决于程序放电组件的分时控制。阐述了分时放电脉冲能源系统实现梯形放电波形所需的分时放电控制规律，对这种程控化脉冲能源在装填高压轻气体工质的加速器中的应用进行了分析，并给出了实验结果。     

脉冲成形网络与毛细管等离子体发生器的计算

电容储能脉冲成形网络和消融毛细管等离子体发生器是电热发射系统的两个重要组成部分,电网络的放电电流和等离子体负载在整个放电过程中是互相耦合的.文中将电容储能脉冲成形网络电路的简化模型与等离子体发生器一维模型结合,对等离子体发生器放电实验进行预测,并与实验结果进行了对比,这种计算对脉冲成形网络和等离子体发生器的设计和运行都具有指导意义.     

轨道推进器瞬态电磁场有限元分析

利用ANSYS软件建立了块状电枢轨道推进器三维瞬态电磁场的有限元模型,计算得到了两轨道和电枢内的电流场分布.结果表明,在几毫秒内,电流趋向导体表面流动并在电枢尾部与轨道接触处集中,电流线聚集是引起轨道和电枢之间放电烧蚀的主要原因.同时根据有限元计算得到了推进器周围以空气为介质的磁场分布,结果显示,磁场主要集中分布在靠近电枢尾部一侧的两轨道间,并向后延续到约等于4倍口径的长度,电枢处是磁场激增区域.上述结论对电磁推进器的优化设计有重要参考意义.     

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。     

脉冲强磁场装置原理分析及仿真

在脉冲强磁场设计中,为了更好地提高磁场强度,首先通过对放电回路及其振荡特性的分析,根据预计得到的磁场指标,推导RLC放电回路的主要参数,再将得到的参数带入回路中,仿真线圈产生的磁场。结果表明,与设计的磁场指标基本相符,对脉冲强磁场装置的实施提供了重要的理论依据。