基于协同工作的多个电感储能型脉冲电源模块的研究

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随着军事技术的不断发展,目前的发射装置已不能满足现阶段对发射能力的更高需求,电磁发射技术以其发射速度高、能源简易、效率高、性能优良、可控性好等优点备受关注,所以在未来军事及其相关领域中电磁发射有着重大的研究意义和应用前景。脉冲电源技术是电磁发射技术研究的关键技术之一,由于在三种典型的储能形式中,相对于电容储能和机械储能,电感储能有着更大的优势,所以电感储能型脉冲电源技术受到越来越多的关注。原先对于电感储能型脉冲电源的研究都是基于一个模块的研究,而实际中轨道炮的发射需要幅值大和持续时间长的脉冲电流,因此对于多个电感储能型脉冲电源模块的研究就变得很有必要。本文的主要研究内容有以下几个方面。1)分析了国内外著名研究机构的几种典型的电感储能型脉冲电源的拓扑结构,并对各机构实验的情况进行了简单的分析。2)详细阐述了多个STRETCH meat grinder模块协同触发给同一负载放电的工作原理,主要对两个STRETCH meat grinder模块的情况进行了研究,通过相应的判定标准得到了两个STRETCH meat grinder模块协同触发给同一负载放电时的最佳延迟时间和最佳负载电流波形。在此基础上对40个STRETCH meat grinder模块协同触发给同一负载放电的情况进行了研究,并通过对电路中晶闸管的再次触发,加宽了负载电流的脉宽。3)多个STRETCH meat grinder模块共同工作给同一负载放电时,模块间会产生互相充电,造成模块间耦合的产生。为避免模块间的互充,在多个STRETCH meatgrinder模块共同工作时,主管采取同开同断的方式,这在一定程度上减少了模块间的互充情况,但主管的同开同断在实际工程应用中有一定的困难。文中详细分析了两个STRETCH meat grinder模块共同工作时互相充电的原因,并通过增大STRETCH meatgrinder模块中第二电感值和负载中电感值的比值的方法,减少了模块间的互充情况,当该比值为50时,模块中超过98%的电流都供给了负载,且比值越大,模块间的互充越小。4)由于负载发射后电路中的耦合电感和换流电容中会残存大部分的能量,为回收利用这些能量,文中对多个STRETCH meat grinder模块共同工作的电路和单个STRETCH meat grinder嵌入n级XRAM的电路分别设计了相应的回收电路,根据两个回收电路结果的分析,表明回收电路能很好的回收电路中的残存能量,且通过多次触发回收电路,可以回收更多的能量。5)搭建了两个STRETCH meat grinder模块协同触发给同一负载放电的实验电路,通过分析可知,对两个模块协同工作系统的理论研究和实验研究的结果是一致的。验证了主管同开同断的方式在一定程度上减少了模块间的互充,主要验证了通过增大STRETCH meat grinder模块中第二电感值和负载电感值的比值可以很好的减少模块间的互相充电,且当两者的比值达到一定值以上时,模块间的互充情况可以忽略。本文对多个STRETCH meat grinder模块协同触发给同一负载放电的情况进行了研究,主要研究了两个STRETCH meat grinder模块协同工作的情况。通过实验验证了两个模块协同工作时理论研究的可行性,为将来多个电感储能型脉冲电源模块的实验研究和电感储能型脉冲电源小型化的设计提供了理论和实验依据,给实际工程应用的研究提供了一定的理论指导。
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