【摘要】：脈沖供電系統(tǒng)是電磁發(fā)射裝置的核心,該方面的研究對電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。本文針對容性儲能電磁發(fā)射系統(tǒng)的分布式PFU獨立供電結(jié)構(gòu)展開研究,要求PFU供電系統(tǒng)對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PFU的快速、高效、差異以及同步供電,具有一定的實際應(yīng)用價值。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,通過對關(guān)鍵變量在各階段表達式的討論,確定本變換器整個充電過程都工作在雙脈沖輸出模式的設(shè)計目標,并對該模式下系統(tǒng)的電流輸出能力、臨界斷續(xù)開關(guān)頻率、軟開關(guān)等特性進行了深入分析,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重衰減的根源。其次,針對傳統(tǒng)的PFM調(diào)制方式無法補償輸出電流平均值隨電壓升高而衰減的問題,提出基于數(shù)字控制的準臨界恒流控制方案。對諧振電流臨界斷續(xù)頻率函數(shù)采用簡化的線性函數(shù)進行等效擬合,準確地拓展調(diào)頻的上限,在實現(xiàn)軟開關(guān)的同時最大程度地補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)計電流閉環(huán),克服輸入擾動及負載擾動,實現(xiàn)恒流充電。完成了PFU恒流充電系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計: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)計諧振電容值,形成了一套完整的設(shè)計思路。針對輸出電壓高、存在強電磁干擾等問題,在電源內(nèi)部增加了完整、快速的保護系統(tǒng)和電磁兼容設(shè)計。在操作接口方面,通過CAN總線通訊實現(xiàn)上位機對下位機的監(jiān)控和保護,并在上位機中利用C++語言編寫了用戶友好的人機界面。最后,通過對研發(fā)的電源系統(tǒng)的仿真與實驗驗證,得到如下實驗結(jié)論:所采取的準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)前狀況運行穩(wěn)定。
【圖文】：

會大大的提高美國海軍的作戰(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)射的動力和設(shè)計的關(guān)鍵所在。在目前主流電磁發(fā)射裝置中，，電容儲能型供電系統(tǒng)操作起來簡單，易于實現(xiàn)，同時具有靈活的能源組成方案，可以單模塊使用也可通過多模塊組合成為一個更大的能量儲能裝置的優(yōu)點，是其主要供電形式[6,7]。在上述背景下，本次設(shè)計的電磁軌道炮采用電容儲能型電源供電系統(tǒng)。能效問題是限制電磁發(fā)射技術(shù)進步的關(guān)鍵因素，由于傳統(tǒng)供電依靠單機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)采用多級多模塊的脈沖電容串聯(lián)的形式

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【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46

【參考文獻】

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本文編號：2549464