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1、利用超级电容供电的电磁弹射器研究........2009年第2期..............................................................T理论研究heoryResearch....利用超级电容供电的电磁弹射器研究..1收稿日期:2008-05-26改稿日期:2008-08-01利用超级电容供电的电磁弹射器研究赵宏涛,吴..峻(国防科学技术大学,湖南长沙410073)摘..要:超级电容直接为电磁弹射器供电时因直线电动机反电势的抑制作用而放电不充分。为此,将超级电容与升压变换器级联的结构用于为电磁弹射器供电,并提出
2、一种利用直线电动机反电势幅值与超级电容端电压之差去控制升压变换器的新方法,使超级电容能够快速充分地放电。仿真结果证明该控制方法是有效的。关键词:超级电容;电磁弹射器;升压变换器;控制中图分类号:TM359.4....文献标识码:A....文章编号:1004-7018(2009)02-0001-03ResearchonanElectromagneticLauncherUsingUltracapacitorasPowerSupplierZHAOHong-tao,WUJun(NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha4
3、10073,China)Abstract:Thedischargingprocesswasblockedbytheincreasingbackelectromotiveforce(EMF)ofthelinearmotorwhenanultracapacitordirectlysuppliedpowerforanelectromagneticlauncher(EML).Soanultracapacitorwithaboostconvertorwasusedaspowersupplierinthissituationandanovelcontrolmethodwas
4、presented.ThismethodusedthedifferencebetweenthepeakbackEMFofthelinearmotorandtheendvoltageoftheultracapacitortheboostconvertorandmadetheultracapacitordischargefastandfully.Simulationresultsshowedthevalidityofthiscontrolmethod.Keywords:ultracapacitor;electromagneticlauncher;boostconve
5、rtor;control0引..言电磁弹射器是一种高效的飞机起飞辅助装置,主要由直线电动机、储能供电设备、电力变换设备和控制系统组成[1]。当用于弹射轻型飞机,如无人机时,可以将超级电容作为储能供电设备,因为它具有储能密度适中、充放电速度快、可重复利用次数多等优点[2]。但是,超级电容直接供电时,其端电压会与直线电动机的反电势相平衡,从而导致放电不充分。此时要实现较高弹射速度,超级电容的额定电压就要很高,相应功率器件的额定值也要增加,系统成本随之增加。这类超级电容端电压变化影响放电的问题在电动汽车领域研究较多,通用的方法是在超级电容之后加一级DC-DC变换器[3
6、-5]。文献[3]比较了几种适合这种场合的DC-DC变换器,认为一种半桥式变换器具有更多的优点。文献[4]将这种半桥式变换器加到超级电容后级,用于电动汽车负载平衡,但它的控制目标是维持恒定不变的直流端电压,而这在电磁弹射器中不是必需的。文献[5]将半桥式变换器用于两组超级电容之间为电动汽车加速,但系统过于复杂。为解决电磁弹射器中超级电容放电不充分的问题,本文借鉴了超级电容与半桥式DC-DC变换器级联供电的结构。由于只讨论升压放电过程,本文只利用了半桥中的升压变换器,不使用其降压变换器功能。为实现超级电容快速充分的放电和整个系统高速平稳的弹射,本文介绍一种利用电机
7、反电势幅值与超级电容端电压的差值控制升压变换器的新方法,并通过仿真对其进行了验证。1系统基础模型的建立与分析在综合仿真软件Saber环境下建立电磁弹射系统基础模型,如图1所示,该模型由超级电容、直线电动机、电力变换设备和控制系统四部分组成。图1..电磁弹射系统基础模型超级电容模型的实体依据是Maxwell公司MCPower系列超级电容中的BCAP0650P270。通过适当的串并联,超级电容组初始电压为600V,电容值....T..理论研究`heoryResearch.................................................
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