模块化惯性储能脉冲电源控制技术.pdf

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1、硕士学位论文模块化惯性储能脉冲电源控制技术CONTROLTECHNOLOGYOFMODULARINERTIALENERGYSTORAGEPULSEPOWERSUPPLY邢栋哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM833学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级:公开工学硕士学位论文模块化惯性储能脉冲电源控制技术硕士研究生：邢栋导师：崔淑梅教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM833U.D.C：621.3DissertationfortheMasterDe

2、greeinEngineeringCONTROLTECHNOLOGYOFMODULARINERTIALENERGYSTORAGEPULSEPOWERSUPPLYCandidate：XingDongSupervisor：Prof.CuiShumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-ConferringIn

3、stitution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要惯性储能脉冲电源以补偿式脉冲发电机为核心，具有功率密度和能量密度都比较高的综合优势，特别适用于电磁发射。以脉冲发电机双机模块为基础来构建模块化惯性储能脉冲电源，既有利于满足高功率和高能量要求，又可以降低电机和功率器件的制造难度，还具有脉冲波形易于调节、容错能力强等优点。但是，要实现电源的模块化目前尚面临许多控制方面的问题，比如：由于脉冲发电机工作过程发散，参数间的微小差异将会导致双机模块运行状态迥异，对于这样的不同步问题，目前尚没有较好的解决办法；另外，对于模块化惯性储能脉冲电

4、源负载电流的求解，目前的方法极为简化，精度较低，负载电流的合成则完全依赖试凑，且存在能量利用效率低的问题。本文针对模块化惯性储能脉冲电源的控制问题进行了具体研究。本文首先给出了脉冲发电机单元的整体设计，引入了脉冲成形电路；建立了脉冲发电机和电磁轨道炮的数学模型及仿真模型；详细分析了脉冲发电机单元各个阶段的运行原理，给出了解析表达式；还对励磁、放电的控制进行了分析，并给出了拖动电机的控制方法，为后文的研究奠定了基础。然后研究了脉冲发电机双机模块的同步方法。分析了参数差异对双机模块放电电流幅值差异的相对影响；综合分析了通过设计双机模块励磁电路拓扑来实现同步运行的原理，比较了八种不同电路拓

5、扑的同步效果，总结了它们的特点；基于各运行阶段的解析表达式提出了主动同步方法，并通过仿真验证了所提方法的优势；研究了两台拖动电机的同步控制方法，通过仿真验证了可行性。接着研究了惯性储能脉冲电源多双机模块的协同控制。设计了模块化电源的整体结构；提出了在脉冲发电机和电磁轨道炮特性的约束下脉冲-负载的匹配算法，进而提出了通过多个双机模块并联放电来合成负载所需脉冲电流幅值的方法以及通过多组双机模块依次放电来合成负载所需脉宽的方法，并且给出了详细的算例，证明了所提方法的正确性。最后设计了模块化惯性储能脉冲电源的控制程序和硬件系统。给出了用于实现双机模块同步和系统协同控运行的初始化程序以及主控程

6、序流程；给出了硬件系统的总体设计以及关键电路的详细设计。关键词：电磁发射；脉冲电源；惯性储能；模块化I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheinertialenergystoragepulsepowersupplytakesthecompensatedpulsealternatorasthecore,whichhasthecomprehensiveadvantageofhighpowerdensityandenergydensity,especiallysuitableforelectromagneticemission.Basedonthedual-machinemo

7、duletobuildmodularinertialenergystoragepulsedpowersupply,canmeetthedemandofpowerandenergyandcanreducethemanufacturingdifficulty,anditalsohastheadvantagesofeasyadjustmentofpulsewaveformandgoodfaulttolerance,etc.However,themodulariz