【正文】 U0和放電脈沖回路的電感L決定，而與放電脈沖回路中的電阻值R的大小無關(guān)。在發(fā)射軌道電磁炮時，由電源系統(tǒng)提供高能量（通過瞬間放電來完成），該能量通過電磁力作用在固體電樞上(當(dāng)使用等離子體形式的電樞時成為Lorentz力[25]），推動加速電樞或彈丸，以Lorentz力這種形式把電源釋放出來的電能轉(zhuǎn)化成為彈丸和電樞的機械能。根據(jù)設(shè)計的要求。對應(yīng)用于電磁軌道炮的脈沖電源，一般對其有如下的額外要求[2l；(l)通常的軌道電磁炮要求電流大小要達到100KA1MA。通常情況下，該電源的儲能范圍在10GW1TW范圍。本文是基于電容器儲能的多塊脈沖形成結(jié)構(gòu)的脈沖電源系統(tǒng)，以軟件程序控制的方式，可以提供最大峰值電流 ，脈寬 ，為電磁軌道發(fā)射的研究了提供可靠靈活的電源供應(yīng)。圖23 串聯(lián)式多級儲能饋電方式由于單個脈沖形成系統(tǒng)提供的脈沖能量和脈沖電流大小有限，不足以滿足電磁發(fā)射系統(tǒng)的要求。因為這些特點，脈沖電源的設(shè)計的要求就被無形中提高了，脈沖電源被要求能夠儲存很大的電能量，并且可以比較精確地控制短期內(nèi)的放電過程，電源中的器件要具有承受大電流而且耐受高電壓的性能，與此同時由于實際作戰(zhàn)過程的特殊需要，還要求電源具有支持持續(xù)不間斷地發(fā)射彈丸的能力。其中，儲能放電的結(jié)構(gòu)簡單，雖然有高窄脈沖，但是脈沖的波形不容易被控制，且不容易調(diào)節(jié)。若是采用相控整流式的電源則有所改善。伴隨著電力電子的不斷的發(fā)展，發(fā)明了一種新型的開關(guān)型穩(wěn)壓電源。由單片機控制的脈沖信號經(jīng)一定的功率放大驅(qū)動功率開關(guān)器件對開關(guān)電源進行斬波控制，從而完成脈沖電壓的輸出。圖33 單個模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單模塊電路的理想模型主要分為兩個階段，第一階段為電路中的 RLC 通過諧振來放電過程，根據(jù)理想電容和理想電感特性： （） （）結(jié)合基爾霍夫第二定律，電路中的電壓規(guī)律可以通過二階常微分方程來描述： （）即 （）第二階段是電容器 C 放電結(jié)束后，在電感的驅(qū)動下，電路中的電流持續(xù)流動，于是便可以向電容器充電，此時二極管D可以導(dǎo)通，則將電容器短路，此時電路為 RL 一階放電狀態(tài)，可以用方程表示為 （）電容器是脈沖電源的儲能單元，其儲能容量決定了脈沖電源的功率等級和電磁軌道以將一枚質(zhì)量為100g的彈丸在出膛時加速到1600m/s為設(shè)計目標(biāo)，首先得到彈丸出膛時的動能: （）代入數(shù)據(jù)得動能為128kJ。理論上，續(xù)流支路的阻抗減少，可提高能量利用率，故其越小越好。電抗器作為調(diào)整脈沖電流波形的重要元件，電流脈沖峰值的大小及峰值上升時間都會影響其電感值，而且，它還有中間儲能的作用。H。圖34 三電極開關(guān)的實物及結(jié)構(gòu)示意圖在理想的單 PFS 模塊分析的基礎(chǔ)上，可以研究理想多PFS模塊電源系統(tǒng)，電路示意圖如圖35所示，任一模塊都能用理想的單模塊方法進行研究，電阻負(fù)載上的電流是幾個PFS模塊共同作用導(dǎo)致的。四等分在單模塊系統(tǒng)仿真中作為集中負(fù)荷處理的負(fù)載，以使仿真趨于實際。由于多模塊時序觸發(fā)的脈沖結(jié)構(gòu)不可能有統(tǒng)一的二端口模型，PFS的時序大部分還是依靠數(shù)值進行模擬和調(diào)整。當(dāng)外觸發(fā)G1時，點1電位瞬間地從U0降至零，由于電容器兩端電位差不能瞬間變化，點2處的電位由原來的0，瞬間降到U0。Marx發(fā)生器的輸出電壓總是與充電電壓極性相反。如圖41是saber仿真的電路原理圖。我們也可以通過電路中其他支路的電流、電壓隨時間的變化情況來進一步熟悉脈沖電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理。與此同時，世界上各個國家在電磁發(fā)射上面投入越來越多的資金，逐漸把電磁發(fā)射放在軍事發(fā)射領(lǐng)域中的重心地位，因而電磁發(fā)射在相關(guān)領(lǐng)域所占用的市場份額也越來越大。（2）分析了脈沖電源的原理，介紹了脈沖電源電路的等效模型，電磁發(fā)射對脈沖電源的要求以及本文所采用的拓?fù)湫问?。所以未來脈沖電源領(lǐng)域的進一步研究還會面臨很多困難和挑戰(zhàn)，需要更多的人去探索。同時，我對飛輪儲能實驗室的歐陽慧珉老師和鄧歆老師也表示十分的感謝。另外，我謹(jǐn)以此論文獻給我的父母及家人，對他們養(yǎng)育我二十幾年表示深深的謝意。實驗室三位老師做學(xué)問勤勤懇懇，認(rèn)認(rèn)真真，踏踏實實，一絲不茍，十分敬業(yè)，不僅在學(xué)術(shù)上對我?guī)椭芏啵以诰裆细菍ξ壹钊f分，激發(fā)了我在學(xué)術(shù)上進一步深造的動力和潛力。參考文獻[1].王瑩，[M].國防出版社，1994[2].王瑩. 高功率脈沖電源. 北京: 原子能出版社， 1991[3].李正瀛. 脈沖功率技術(shù). 北京: 水利電力出版社， 1992[4]. Gennady A. Shvetsov， et al. Overview of Some Recent EML Research in Russia. IEEE Transactions on Magnetics， 2007， 43(1): 99106.[5].I. R. McNab， et al. Naval Railguns. IEEE Transactions on Magnetics， 2007， 43(1): 463468.[6].Ian R. McNab. Developments in pulsed power technology. IEEE Transactions on Magnetics， 2001，37(1): 375378.[7].W. Weck， et al. Demonstration of a superconducting inductive pulsed power supply at simulated[8].[J].上海航天，1998(3):4853.[9].李立毅，程樹康，[J].微電機，1999，32(2):2630.[10].D. Bhasavanich， et al. Demonstration of a modular， repetitivefired 1/4MJ PFN for ETC guns.IEEE Transactions on Magnetics， 1997， 33(1): 426431[11].B. D. Goodell， R. S. Ricci. BTI/Army pulse power module. IEEE Transactions on Magnetics， 1993，29(1): 958962[12].P. Lehmann. Overview of the electric launch activities at the FrenchGerman research institute of SaintLouis(ISL). IEEE Transactions on Magnetics， 2003， 39(1): 2428 load conditions. IEEE Transactions on Magnetics， 1999， 35(1): 383387[13].T. H. G. G. Weise， J. Maag， et al. National overview of the German ETC program. IEEE Transactions on Magnetics， 2003， 39(1): 3538[14].J. W. Jung， S. H. Kim， et al. Overview of ETC research in Korea. IEEE Transactions on Magnetics，2003， 39(1): 2223.[15] JIN Yunsik. Design and performance of a 300kJ pulsed power module for ETC application. IEEE Transactions on Magnetics， 2001， 31(1): 165168.[16].孟紹良. 電熱化學(xué)炮用脈沖電源及等離子體發(fā)生器電特性的研究. 博士學(xué)位論文. 南京理工大學(xué). [17].， Singlestage Reconnection Gun [J]. Army Research Laboratory，1992.[18].， M. Widner， ， et al. Exploratory Development of the Reconnection Launcher19861990[J].IEEE Transaction on Magnetic， 199127(1):563567.[19].，2005.[20]Eleetromaehining(ISNE一12).Aaehen，Gemany:1998，(5):331一340.[21]狄士春，王濤，:機械工程師，2001，10:6一9.[21]任忠輝，宋博巖，2006，(3):29一32.[22]ZhaoWangsheng，ZhuDi， and development of nontraditional maehining in China[J].International Journal of Eleetrieal Maehining，200，(5):1一6.[23]，2005，5(143):28一31.[24]李冬黎，曹豐文，術(shù)，2002，10(10):35一38.[25]:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000[26]，1999，35(l):250一261[27]任忠輝，宋博巖，2006，(3):29一32.[28]，constantvoltage halfbridge resonant power supply for capacitor ，Power Applieation，2006，5(3):343一347.[29]余艷青，王建業(yè)，2005，(2):59一63.致 謝在這里首先要感謝我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師梅磊老師。（4）分析了脈沖電源主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用saber仿真過程中各個仿真參數(shù)（如步長時間、瞬態(tài)分析終止時間等）的選定，描述了電路不同支路的電流電壓的波形圖，分析了此波形如何符合電磁發(fā)射要求的。在這樣的前提和背景之下，電磁發(fā)射的能源提供方——脈沖電源的設(shè)計就顯得越來越重要。本章通過詳細(xì)闡述了用saber仿真后的脈沖電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的各支路電流電壓波形圖來對其深入理解。F，內(nèi)阻設(shè)成1m?；起始調(diào)波電抗L = 25μH；，共計2μH、 1m? 的集中負(fù)荷作為電阻；續(xù)流回路的二極管是理想二極管；開始的吸能電阻值為20m?；在電路下角加了接地；圖41 saber仿真的電路原理圖電容初始值電壓設(shè)置為5000V；開關(guān)SEQ的condition設(shè)置為on；至于運行狀態(tài)，經(jīng)過多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)初始步長（Time Step）設(shè)置為1微秒，瞬態(tài)分析的終止時間（End Time）設(shè)置為10毫秒時顯示出來的圖是最合適，最容易觀察的。第四章 脈沖電源單個模塊結(jié)構(gòu)的saber仿