【摘要】：作為一種新型動(dòng)能武器——電磁軌道炮,具有初速高、射程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。空芯脈沖發(fā)電機(jī)電源系統(tǒng)集慣性儲(chǔ)能、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和脈沖成形三者與一體,大大減少了從原動(dòng)機(jī)到電炮負(fù)載的中間環(huán)節(jié),能以數(shù)百赫茲的頻率輸出數(shù)kV、MA級(jí)的電脈沖,是很有發(fā)展?jié)摿Φ碾姶跑壍琅陔娫�。本文先�?jiǎn)述了基于空芯脈沖發(fā)電機(jī)的電磁軌道炮電源系統(tǒng)的基本運(yùn)行原理,介紹了各單體的功能和用途,并對(duì)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究�？招倦姍C(jī)電源系統(tǒng)由空芯脈沖發(fā)電機(jī)、拖動(dòng)電機(jī)、勵(lì)磁初始化模塊、勵(lì)磁整流模塊、放電整流開關(guān)等單體組成。接著,對(duì)空芯脈沖發(fā)電機(jī)建模,分析其磁密、電感等參數(shù)。分析空芯電機(jī)勵(lì)磁初始化、自勵(lì)磁整流過程,分析空芯電機(jī)的放電過程。根據(jù)數(shù)學(xué)模型,建立電源系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)空芯電機(jī)電源系統(tǒng)不同的運(yùn)行階段進(jìn)行研究,分析電源的工作特性,指導(dǎo)空芯電機(jī)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),評(píng)估并可優(yōu)化系統(tǒng)的性能。然后,分析空芯電機(jī)電源系統(tǒng)各階段的電壓、電流等參數(shù)狀況,對(duì)電源系統(tǒng)的開關(guān)裝置(勵(lì)磁初始化、自勵(lì)磁整流、放電整流)、電磁軌道炮消弧裝置、測(cè)量元件、電磁炮模擬負(fù)載、導(dǎo)線固定裝置進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)。最后,介紹了電源系統(tǒng)控制器的具體的要求,包括控制器的功能、接口等要求。進(jìn)行硬件選型,設(shè)計(jì)相關(guān)的外接擴(kuò)展電路版。介紹控制器軟件要求及主要架構(gòu)。介紹電源系統(tǒng)重要單體的加工制造進(jìn)度,以及開展前期的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
【圖文】：

沖電機(jī)電源系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。內(nèi)外研究現(xiàn)狀償脈沖發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，美國(guó)德克薩斯大學(xué)機(jī)電中心（CEM-UT）走在世償電機(jī)也誕生于此[18[[19[。1978 年，，W. F.Weldon 等人提出補(bǔ)償脈沖國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的資助下，CEM 于 1978 年設(shè)計(jì)制作了第一臺(tái)補(bǔ)償脈（EPC），如圖 1-1 左圖所示[21[。該樣機(jī)是作為慣性約束核聚變裝氙燈泵浦提供高功率，因而采用可以產(chǎn)生尖峰電流脈沖的主動(dòng)補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)，單相，2 對(duì)極，磁路采用硅鋼片（牌號(hào) 2913），補(bǔ)償繞組軸線 能有： 5400 r/min，6kV，0.4GW，儲(chǔ)能 3.4MJ，72kA，0.56ms[22J[24[。

此時(shí)，轉(zhuǎn)子外邊緣線速度 311m/s，綁扎套筒外邊緣線速度 337m/s。2.2 相數(shù)和極數(shù)考慮到大功率開關(guān)元件的要求，電機(jī)的極對(duì)數(shù)取為 3，此時(shí)電機(jī)的電頻率為 37對(duì)數(shù)過大需要更加昂貴的中頻開關(guān)管。放電時(shí)，由于開關(guān)器件的限制（150kA@10ms），電機(jī)需要 6~7 條支路。當(dāng)相數(shù)時(shí)，換相重疊越嚴(yán)重，即此時(shí)會(huì)有多相繞組共同導(dǎo)通以分擔(dān)總的放電整流電流。，相數(shù)較多時(shí)，可以提高電負(fù)荷利用率；相數(shù)較少時(shí)，若要增加導(dǎo)體數(shù)需要增加繞組串聯(lián)匝數(shù)，此時(shí)相繞組電阻也會(huì)增大且繞組不易加工。脈沖發(fā)電機(jī)的相數(shù)對(duì)電機(jī)的性能影響較大。電磁軌道炮需要比較穩(wěn)定的平頂電電電流紋波對(duì)軌道炮發(fā)射彈丸的精度有很大影響。其次，制造大電流開關(guān)管難度，希望更小的相電流以便可以采用較小容量的開關(guān)管。不同相數(shù)時(shí)，電流的理論如圖 2-2 所示，其中，相電流設(shè)為 1。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ866;TM31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645630