【正文】 本文存在與此相關(guān)不足之處，有待于更進(jìn)一步的研究和探索。其中設(shè)置的參數(shù)如下，電容量為 C=150100181。其合成值仍為2μH?？墒牵驗殡姶跑壍琅诘呢?fù)載是低阻抗的，運(yùn)行時經(jīng)過續(xù)流二極管的電流很大，若回路阻尼可忽略，續(xù)流器件功率損耗變大，更易損壞。相控整流電源是指采用晶閘管作為整流器件的電源，它的原理是讓交流電壓通過工頻變壓器實現(xiàn)降壓，然后再采用晶閘管對他整流，最后通過移相控制的手段來使輸出電壓保持穩(wěn)定，原理圖見下圖31。本章主要對 脈沖電源系統(tǒng)的組成和理論仿真進(jìn)行了描述，提出了 PFS 單元中各功率元件的選擇依據(jù)，確定其參數(shù)，介紹了控制系統(tǒng)設(shè)計方案及功能實現(xiàn)。在這個過程中，給彈丸加速的力可以用對x的導(dǎo)數(shù)表示: ()式中，Ls定子驅(qū)動（驅(qū)動導(dǎo)軌或線圈）的電感；電源釋放的能量；Is定子驅(qū)動的電流；x炮管長度La電樞電流；M定子驅(qū)動和電樞相互之間的互感。字母L表示電源電路中的可變調(diào)波電感，其用來調(diào)節(jié)電流峰值和脈沖電流的前沿陡度。3）航空彈射器中應(yīng)用。當(dāng)用脈沖電源供電時，除塵器上面的粉塵層的等效電容在脈沖施加期間內(nèi)僅僅會充上很少的電荷，在脈沖消失后所充電荷基本放完，所以除塵器的粉塵層上面不會因為積累電荷形成的高電壓而使粉塵造成反電暈現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在以下幾個方面[24]。此電源的關(guān)鍵是通過控制脈沖放電的能量，提升表面加工質(zhì)量。如果按照脈沖波形分類，有梯形波、矩形波、鋸齒波、三角波等多種形式。從儲能密度上來看，按現(xiàn)有器件極限的電氣強(qiáng)度來計算，電感、電容和發(fā)電機(jī)的最大儲能密度分別為 640 MJ/m7MJ/m3和135MJ/m3[6，7]。顯而易見，電源技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)完全帶動了相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展，而反過來相關(guān)技術(shù)方面的發(fā)展又推動了電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。盡管常規(guī)的化學(xué)能武器相比于機(jī)械發(fā)射裝置，在儲能密度和功率密度方面高得很多，然而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，它已經(jīng)不能滿足人類對發(fā)射能力（超高速和超高能量）的更高要求[1]。主要完成的工作有：：介紹了毫秒級（精確到百微秒級）脈沖電源系統(tǒng)的組成以及重要元件和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行介紹，同時分析了各個元件在主電路中所起到的作用，同時指明各元件的選擇依據(jù)，通過理論上的軟件仿真，從而確定了脈沖電源系統(tǒng)中各功率元件的參數(shù)。電源技術(shù)在社會發(fā)展中扮演了越來越重要的角色，無論是日常生活還是最尖端的科學(xué)都離不開電源技術(shù)的支持，而電源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)對提高一個國家勞動生產(chǎn)率（Labor productivity）的能力，即提高一個國家的單位能耗的產(chǎn)出水平，具有非一般的作用。伴隨著新型的電力電子器件和適用于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，現(xiàn)代電源技術(shù)將在社會的實際需求的推動下快速發(fā)展。在采用新分子工程技術(shù)，并不斷生產(chǎn)工藝提高后，脈沖電容器儲能密度便得到了進(jìn)一步的提高，有利于實現(xiàn)脈沖電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的小型化與緊湊化。脈沖電源為電火花加工或電火花線切割提供擊穿加工介質(zhì)所需要的電壓和能量，并在間隙擊穿后提供能量以蝕除金屬，它是影響加工工藝指標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其性能的優(yōu)劣直接影響放電加工的速度、穩(wěn)定性、精度、工件表面粗糙度以及電極耐加工性。脈沖電鍍可以高效地控制金屬電沉積，可以通過改變脈沖參數(shù)來改善電鍍層的物理性能和化學(xué)性能，從而不僅可以節(jié)省貴金屬的使用還可以獲得功能性鍍層。李勁、李勝利兩人提出了高壓脈沖放電等離子體水處理技術(shù)。當(dāng)小彈丸被加速到50km/s的時候去沖擊核聚變?nèi)剂蠒r，就會引發(fā)熱核聚變，那么這將會使熱核聚變這種核能轉(zhuǎn)化變?yōu)榭煽刂频?。輸出占空比?0KH100KHz在10%100%以10%為級數(shù)逐級可調(diào)，200KHz、1MHz為50%的固定占空比。通過提高電容器的初始充電電壓U0，或者增加電容C的電容值大小，都可以使Im增大。而導(dǎo)軌炮是屬于低電阻負(fù)載類型的，它所要求的電源提供的電壓通常為110kV。本章通過介紹了電源電路的等效模型、電磁發(fā)射對脈沖電源的要求、本文采用的脈沖電源的形式來深入理解脈沖電源的結(jié)構(gòu)第三章 脈沖電源的結(jié)構(gòu)脈沖電源的實現(xiàn)方式歸結(jié)起來有三種。因電容器和可變調(diào)波電抗器組成的LC 回路的欠阻尼特性和時間常數(shù)都比較小，反向電壓是減小脈沖電容器壽命的最主要的因素。多PFS模塊脈沖電源系統(tǒng)的研究主要為了滿足實驗室電磁軌道發(fā)射試驗的要求，注重各模塊的穩(wěn)定性，脈沖電源系統(tǒng)整體實驗中采用結(jié)構(gòu)簡單堅固、技術(shù)比較成熟的三電極觸發(fā)空氣火花開關(guān)替代TVS，以防止一些不可控因素對輸出波形的影響，對有限且昂貴的軌道和電樞及回路中的功率元件造成破壞。G2被擊穿后，點(diǎn)3電位由U0降至U0，點(diǎn)4電位驟然降到2U0，而點(diǎn)5電位保持為U0，G3被3U0的過電壓擊穿。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。另外，我謹(jǐn)以此論文獻(xiàn)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。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。當(dāng)外觸發(fā)G1時，點(diǎn)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(diǎn)2處的電位由原來的0，瞬間降到U0。H。由單片機(jī)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(jìn)行斬波控制，從而完成脈沖電壓的輸出。因為這些特點(diǎn)，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。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(dá)到100KA1MA。其中振蕩電流的最高峰值Im為： （） （）Im的達(dá)到時間tm為： （）式中，W=U02C——電容器C的儲存能量。當(dāng)下，國內(nèi)對脈沖電源的研究與應(yīng)用多數(shù)集中在高壓、高頻、智能化等方面，已經(jīng)取得了一定的理論研究成果和很好的實際操作應(yīng)用價值，本文在參考了幾篇相關(guān)脈沖電源設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，計劃嘗試一下在脈沖電源的高效、高頻、智能化方面，主要是為了盡量地提高脈沖電源的頻率、效率，從而提高電源的可操作性。1）科研中的應(yīng)用。脈沖電暈等離子體法脫硫脫氮技術(shù)的主要研究重點(diǎn)是如何研制高壓窄脈沖電源、如何使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、如何脫硫脫氮、如何理解等離子體化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以及如何選取添加劑等。國外的一些公司諸如三菱電機(jī)公司，沙迪克公司都研制過此類電源。下面我們來介紹一下脈沖電源的幾種基本的典型應(yīng)用。韓國于2000年建立了300kJ的脈沖電源模塊，充電電壓為22kV，電流卻高達(dá)150kA[14]，每個300kJ的模塊結(jié)構(gòu)采用了并聯(lián)的6個50kJ/22kV的高壓電容器，同時采用觸發(fā)真空開關(guān)作為關(guān)合開關(guān)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換[15]，整個系統(tǒng)由八個模塊組成，總儲能為 。高頻開關(guān)電源器件的高科技術(shù)是各種大功率開關(guān)電源(如：高頻率的加熱電源、高溫逆變焊機(jī)、高壓電力操作電源、移動通訊電源、高溫激光器電源等)的核心技術(shù)。現(xiàn)代電源技術(shù)是在主要應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件下，綜合自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交叉技術(shù)，是屬于電力電子與電力傳動技術(shù)的范疇，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。為了滿足空間電磁發(fā)射技術(shù)的需要，高精度脈沖電源系統(tǒng)就顯得非常重要，而脈沖電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計就成了一個重要的研究問題。電磁軌道炮是通過電磁力的推進(jìn)來發(fā)射的，從結(jié)構(gòu)上來說可以分為三個部分：脈沖形成結(jié)構(gòu)（Pulse forming structure，即PFS），大炮的炮體部分以及電樞部分[2]。電源例如有中頻感應(yīng)加熱電源，穩(wěn)壓線性電源、DC/DC開關(guān)電源、高頻逆變式整流電源、交流變頻調(diào)速電源、電力操作電源、正弦波逆變電源、AC/DC開關(guān)電源，交流變頻調(diào)速電源，中頻感應(yīng)加熱電源、可靠高效低污染的光伏逆變電源、綠色照明電源，風(fēng)光互補(bǔ)型電源等。就從目前的研究進(jìn)展來看，國外的研究重點(diǎn)主要放在電容器組儲能單極發(fā)電機(jī)、補(bǔ)償交流脈沖發(fā)電機(jī)和脈沖電源等方面。追究其本質(zhì)，脈沖電源實質(zhì)上是一種通斷的直流電源，它的基本工作原理是：首先經(jīng)過慢性儲能，使初級能源充有足夠的能量，然后向中間儲能和脈沖成形結(jié)構(gòu)放電(或注入能量)，初級能量經(jīng)過儲存、轉(zhuǎn)化、壓縮形成脈沖等各種過程之后，于是形成了脈沖電源。國外三菱公司推出了FS超精加工型配以專用的電極絲，可以加工微細(xì)表面，沙迪克公司的精加工的SQ電源，則可加工鏡面。這類脈沖電源常見的形式結(jié)構(gòu)有脈沖變壓器式電源、磁壓縮式電源和空心變壓器(Tesla)諧振充電式電源。此外，對于不同的電阻率的粉塵，可以采取改變直流電流的基壓、電壓脈沖頻率以及占空比，使得達(dá)到更好的除去灰塵的效果。重接式彈射器的能量轉(zhuǎn)化效率比這種老式的彈射器可以提高十幾倍，系統(tǒng)的質(zhì)量可以減到5%左右，對彈射器的發(fā)展具有重大意義，在3s內(nèi)使得一架36t的戰(zhàn)斗機(jī)以227km/h的速度彈射出去。電樞和彈丸在電路中多數(shù)情況下是以負(fù)載的方式存在，其通過吸收被電容所儲存的電能，同時將它轉(zhuǎn)化成為本身的機(jī)械能，從而使彈丸得以加速以及發(fā)射。可以假使武器發(fā)射時，彈丸在炮膛內(nèi)作勻加速運(yùn)動，則有： ()式中的是彈丸在出膛時候的速度，是彈丸的初始速度。這兩個條件，在簡單的單級軌道炮中都難以實現(xiàn)，于是考慮采用多級儲能饋電方式，以便獲得近似恒定的總電流。相控整流電源的有著一個顯著的優(yōu)點(diǎn)它的電路簡單，控制起來方便，它缺點(diǎn)主要是由于使用工頻變壓器，電源的體積重量相對較大，同時，相控電源的直流輸出有電壓紋波頻率，電壓紋波的頻率約為工頻的幾倍，一般采用較大的濾波器來濾波優(yōu)化。選取電阻值要考慮兩點(diǎn)，阻值過小，硅堆無法保護(hù)；反之，阻值過大，電容器支路的上電流增大，脈沖電容器上充電電壓上升，會損壞電容器，故要綜合兩方面因素考慮。圖36 多模塊脈沖電源主電路結(jié)構(gòu)示意圖總結(jié)一下已知條件：電容器：15000μF，5kV，1m?；調(diào)波電感：20μH；吸能電阻：20m?；負(fù)載電抗有四段。圖42 運(yùn)行時間、步長時間設(shè)定示意圖通過對單模塊的saber仿真，我們得出脈沖電流的波形圖43 電路原理圖中脈沖電流波形圖圖44 脈沖電流波形圖從圖中我們可以看出，脈沖電流達(dá)到峰值僅需600微秒左右，基本上可以滿足電磁發(fā)射對脈沖電流的需求。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，從開始的選題，對課題的研究方向的理解以及如何入手、查詢哪些相關(guān)文獻(xiàn)，到開題報告的制定以及修改，再到后期的研究中出現(xiàn)的問題及解決，都給予了我很大的幫助，每次梅老師的耐心指導(dǎo)和講解都使我受益良多，感慨萬分。本文只是完成了脈沖電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單模塊的設(shè)計以及仿真，其支路電壓電流波形只是基本完成電磁發(fā)射技術(shù)的要求，對于多模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)和Marx發(fā)生器的仿真只是基本介紹和理論分析，并未做具體的仿真和實驗研究，對于里面可能出現(xiàn)一些其他未知問題也不得而知?，F(xiàn)在聯(lián)系單模塊仿真，比較不同的吸能電感量L與電阻值R下的放電波形來計算L和R。將六個模塊連接形成六模塊系統(tǒng)。為了保留一定裕量，以及方便今后系統(tǒng)的擴(kuò)能，避免重復(fù)設(shè)計，實際電容的總?cè)葜等?00mF，由10組容值為10