【摘要】：脈沖供電系統(tǒng)是電磁發(fā)射裝置的核心,該方面的研究對(duì)電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。本文針對(duì)容性儲(chǔ)能電磁發(fā)射系統(tǒng)的分布式PFU獨(dú)立供電結(jié)構(gòu)展開(kāi)研究,要求PFU供電系統(tǒng)對(duì)充電電壓及電流均應(yīng)具備可調(diào)節(jié)能力。因此,在不改變電壓輸出等級(jí)和變換器容量的前提條件下,研究如何提高充電電源的電流輸出能力,滿足多個(gè)PFU的快速、高效、差異以及同步供電,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。首先,分析了諧振電流斷續(xù)模式下LCC串并聯(lián)諧振變換器的工作原理,通過(guò)對(duì)關(guān)鍵變量在各階段表達(dá)式的討論,確定本變換器整個(gè)充電過(guò)程都工作在雙脈沖輸出模式的設(shè)計(jì)目標(biāo),并對(duì)該模式下系統(tǒng)的電流輸出能力、臨界斷續(xù)開(kāi)關(guān)頻率、軟開(kāi)關(guān)等特性進(jìn)行了深入分析,揭示了LCC諧振型充電電源在傳統(tǒng)定寬調(diào)頻控制方式下,電流輸出能力存在嚴(yán)重衰減的根源。其次,針對(duì)傳統(tǒng)的PFM調(diào)制方式無(wú)法補(bǔ)償輸出電流平均值隨電壓升高而衰減的問(wèn)題,提出基于數(shù)字控制的準(zhǔn)臨界恒流控制方案。對(duì)諧振電流臨界斷續(xù)頻率函數(shù)采用簡(jiǎn)化的線性函數(shù)進(jìn)行等效擬合,準(zhǔn)確地拓展調(diào)頻的上限,在實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的同時(shí)最大程度地補(bǔ)償輸出電流的占空比丟失,顯著提高充電電源的電流輸出能力。此外,采用數(shù)字PI控制算法設(shè)計(jì)電流閉環(huán),克服輸入擾動(dòng)及負(fù)載擾動(dòng),實(shí)現(xiàn)恒流充電。完成了PFU恒流充電系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì):利用變壓器漏感作為諧振電感、在獲取寄生電容等效值的前提下設(shè)計(jì)諧振電容值,形成了一套完整的設(shè)計(jì)思路。針對(duì)輸出電壓高、存在強(qiáng)電磁干擾等問(wèn)題,在電源內(nèi)部增加了完整、快速的保護(hù)系統(tǒng)和電磁兼容設(shè)計(jì)。在操作接口方面,通過(guò)CAN總線通訊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控和保護(hù),并在上位機(jī)中利用C++語(yǔ)言編寫了用戶友好的人機(jī)界面。最后,通過(guò)對(duì)研發(fā)的電源系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)論:所采取的準(zhǔn)臨界恒流控制方案相比傳統(tǒng)恒流控制方案,在未增加主功率管容量和變壓器變比的情況下,將電源的恒流輸出能力提高了23.7%。研發(fā)的PFU充電系統(tǒng)目前已順利應(yīng)用到某具體的大型裝置當(dāng)中,當(dāng)前狀況運(yùn)行穩(wěn)定。
【圖文】：

會(huì)大大的提高美國(guó)海軍的作戰(zhàn)能力。(a) 通用公司生產(chǎn)的艦載電磁軌道炮 (b) 搭載電磁軌道炮的軍艦圖1-1 電磁軌道炮軍事應(yīng)用圖在電磁軌道發(fā)射裝置中，電源供電系統(tǒng)為軌道炮提供了發(fā)射炮彈用的功率和能量，是電磁軌道炮發(fā)射的動(dòng)力和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。在目前主流電磁發(fā)射裝置中，，電容儲(chǔ)能型供電系統(tǒng)操作起來(lái)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)具有靈活的能源組成方案，可以單模塊使用也可通過(guò)多模塊組合成為一個(gè)更大的能量?jī)?chǔ)能裝置的優(yōu)點(diǎn)，是其主要供電形式[6,7]。在上述背景下，本次設(shè)計(jì)的電磁軌道炮采用電容儲(chǔ)能型電源供電系統(tǒng)。能效問(wèn)題是限制電磁發(fā)射技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素，由于傳統(tǒng)供電依靠單機(jī)大容量集中充電的供電結(jié)構(gòu)，能源利用效率較低。本文中的電磁軌道炮的供電系統(tǒng)采用多級(jí)多模塊的脈沖電容串聯(lián)的形式

_7出群形才PFN
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王曉明;侯召政;方輝;孫兆沖;;LCC諧振充電IGBT開(kāi)關(guān)Marx發(fā)生器[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2007年07期

2 夏冰;阮新波;陳武;;高壓大功率場(chǎng)合LCC諧振變換器的分析與設(shè)計(jì)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年05期

3 劉軍;石健將;張仲超;何湘寧;;具有最小電流峰值的電容濾波高頻高壓并聯(lián)諧振變流器[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年11期

4 丁衛(wèi)東,王霞,邱毓昌;電容器恒流充電電源的通用諧振電路模型[J];高電壓技術(shù);2002年02期

5 鐘和清,徐至新,鄒旭東,朝澤云,李勁,林福昌;軟開(kāi)關(guān)高壓開(kāi)關(guān)電源研究[J];高電壓技術(shù);2003年08期

6 范昭楠;于歆杰;;基于過(guò)程集成的電磁軌道炮脈沖電源多目標(biāo)優(yōu)化[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年05期

7 劉福才;趙曉娟;何鎖純;;基于DSP的PFN觸發(fā)時(shí)序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)分析[J];高電壓技術(shù);2013年07期

8 李軍;嚴(yán)萍;袁偉群;;電磁軌道炮發(fā)射技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];高電壓技術(shù);2014年04期

9 任青毅;梁川;王桂吉;崔恒安;;并聯(lián)諧振變換器式電容器充電電源[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年03期

10 鐘和清,徐至新,鄒云屏,郭良福,周丕璋,鄭萬(wàn)國(guó);寄生電容對(duì)串聯(lián)諧振電容器充電電源特性的影響[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2005年10期

本文編號(hào)：2549464