發(fā)布時(shí)間：2021-02-26 14:12

　　為了滿足連發(fā)型電磁彈射器機(jī)動(dòng)靈活的要求,其儲(chǔ)能模塊必須實(shí)現(xiàn)較高的能量密度和功率密度。因此,設(shè)計(jì)了一種蓄電池（BAT）、超級(jí)電容（SC）和雙向DC-DC變換器組合的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)（HESS）,提出充放電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及模糊控制的能源管理策略,并進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,在相同條件下,相比于蓄電池單獨(dú)供電的儲(chǔ)能系統(tǒng),所提方案能有效減少蓄電池的數(shù)量,從而提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率密度,且能降低超級(jí)電容的放電電流,縮短連續(xù)彈射間隔內(nèi)的充放電時(shí)長(zhǎng),可提高連續(xù)彈射的速率,為提升無(wú)人機(jī)連發(fā)型電磁彈射器工作性能奠定了基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,35(19)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

連發(fā)型電磁彈射器Fig.1Continuouselectromagneticejectionsystem

第35卷第19期王湘等連發(fā)型電磁彈射器混合儲(chǔ)能系統(tǒng)及其能源管理策略4079{S、MS、M、MB、B}；Bsoc模糊論域范圍為[0,100]，模糊集為{S、M、B}；Ssoc模糊論域范圍為[0,100]，模糊集為{S、M、B}；Kbat作為控制器唯一輸出量，其模糊論域范圍為[0,1]，模糊集為{S、MS、M、MB、B}。為提高模糊控制的靈敏度和精確度，防止在連續(xù)彈射期間出現(xiàn)過(guò)充/放電的情況，文獻(xiàn)[19]建議控制器采用非均勻分布的模糊隸屬度函數(shù)。圖5為輸入/輸出量的隸屬度函數(shù)。圖5輸入量與輸出量的隸屬度函數(shù)Fig.5Membershipfunctionsofinputsandoutputs2.2.2模糊推理當(dāng)電機(jī)處于正常彈射狀態(tài)時(shí)，總結(jié)出模糊控制規(guī)則見(jiàn)表1。表1模糊控制規(guī)則Tab.1FuzzycontrolrulesKbatPreqSMSMMBBBSOC(SSOC=S)SBMBMMMMBBMBMBMBBBMBMBMBSOC(SSOC=M)SBBMBMSMSMBBBMMSBBBMBMMSBSOC(SSOC=B)SBMBMSSMBBMBMMSBBBMBMSMS2.3能量回饋制動(dòng)若要求彈射臺(tái)能在設(shè)定距離內(nèi)完成平穩(wěn)制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軟著陸，且最大程度地回收能量，通過(guò)回饋制動(dòng)的手段把動(dòng)能轉(zhuǎn)為電能，反饋至儲(chǔ)能單元。目前主要以新能源汽車領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)電機(jī)制動(dòng)回饋為主[20]。HESS采用的變換器選擇互補(bǔ)式PWM脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)的控制方式。因此，升降壓過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，并無(wú)時(shí)間先后。在彈射階段，超級(jí)電容和蓄電池會(huì)分別提供目標(biāo)功率，此時(shí)變換器為Boost狀態(tài)；在制動(dòng)階段，能量回饋過(guò)程中，立即轉(zhuǎn)換成Buck模式，將多余的功率回饋至SC。選用電機(jī)功率的計(jì)算公式，可以得到能量回饋對(duì)超級(jí)電容的充電電流為escsc

4082電工技術(shù)學(xué)報(bào)2020年10月圖12系統(tǒng)彈射一次的放電仿真結(jié)果Fig.12Dischargesimulationresultsofsystemejectiononce圖13制動(dòng)狀態(tài)下的超級(jí)電容電壓Fig.13Voltageofsupercapacitorunderbreakingstate對(duì)于本文提出的連發(fā)型電磁彈射器，如果僅用BAT供電，用單個(gè)質(zhì)量為38kg，12V、100A·h的鉛酸蓄電池，則需要29個(gè)BAT串聯(lián)使用，且單個(gè)BAT的放電電流達(dá)到1760A。而采用本文所設(shè)計(jì)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，則需17個(gè)BAT進(jìn)行串聯(lián)，以及3個(gè)SC串聯(lián)使用，單個(gè)SC的質(zhì)量為13.7kg，再加上兩個(gè)圖14超級(jí)電容充電過(guò)程仿真結(jié)果Fig.14Simulationresultsofsupercapacitorcharging變換器的質(zhì)量為80kg，則總質(zhì)量為767.1kg，達(dá)到了提高功率密度的目的。5結(jié)論本文針對(duì)連發(fā)型電磁彈射器脈沖負(fù)載特性，提出了將BAT、SC和DC-DC變換器組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，基于模糊控制將功率分配給BAT與SC，最后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得到如下結(jié)論：1）由BAT、SC和DC-DC變換器組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)可以滿足連發(fā)型電磁彈射系統(tǒng)對(duì)高機(jī)動(dòng)性的要求，具備較高功率特性，且能滿足連發(fā)型電磁彈射系統(tǒng)的需求。2）所設(shè)計(jì)HESS有效地減少了蓄電池的使用數(shù)量，從而提高了功率密度，相比較蓄電池單獨(dú)供電的儲(chǔ)能系統(tǒng)0.51kW/kg的功率密度，此HESS功率密度為0.73kW/kg。3）提出的基于模糊控制的能源管理策略可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率在各儲(chǔ)能單元之間合理分配，能夠有效地減小超級(jí)電容的放電電量，減少了彈射時(shí)間間隔。相對(duì)于單獨(dú)供電的超級(jí)電容組，HESS放電量減少26.35%。在給SC恒流充電階段，超

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3052703