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1、電磁彈射器技術(shù)篇之-------大功率控制裝置2011-11-1014:33:50林揚(yáng)?中華網(wǎng)論壇?【大?中?小】????關(guān)于電磁彈射器的優(yōu)點(diǎn)，這里無需多說了，與蒸汽彈射器相比，不亞于電動(dòng)機(jī)與蒸汽機(jī)相比。但是電磁彈射器在實(shí)現(xiàn)起來卻存著很多的技術(shù)難關(guān)需要克服，它并不是說功率提高這么簡單，關(guān)于強(qiáng)迫儲能裝置，前一段時(shí)間已經(jīng)發(fā)表，因此本文繼續(xù)描述電磁彈射器的另一部件，大功率控制裝置。????電磁彈射器的大功率控制裝置在的原理上與高壓變頻器差不多，但是與實(shí)用的高壓變頻器也存在一定的差別，下面詳細(xì)介紹大功率控制裝置。????對于變頻器，我們并不陌生，也深
2、入到生活方面的方方面面，冶金、化工、加工、風(fēng)力、電力、市政供水和采礦等等都能看到它的影子。為了更好的對電磁彈射器控制裝置進(jìn)行理解，這里需要對變頻器做一下說明。變頻器就是對我們目前的電網(wǎng)電壓頻率進(jìn)行可調(diào)后供給設(shè)備，以達(dá)到電機(jī)變速運(yùn)行的目的?？傮w上有整流、濾波、逆變?nèi)齻€(gè)大件，以實(shí)現(xiàn)變頻的目的。電磁彈射器核心工作部件是直線電機(jī)，雖然它不是旋轉(zhuǎn)類型電機(jī)，但是在原理上則與目常的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同，或者說與三相異步電動(dòng)機(jī)的原理相同，也是靠移動(dòng)電磁波拖動(dòng)動(dòng)子，從而牽引戰(zhàn)機(jī)加速以實(shí)現(xiàn)起飛。????但是需要值得一提的是，電磁彈射器與我們?nèi)粘５母邏鹤冾l器還是有著很大的
3、區(qū)別的，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：????1、作功為加速度做功，這是電磁彈射器最顯著特點(diǎn)，它與日常的恒功率不同，它的功率是不斷增加的。其實(shí)只要對變頻器有所了解的人都清楚，變頻器如果一直固定在革一頻點(diǎn)，則擾動(dòng)較小，工作波性也較好，這是人們所期望的，但是這些對電磁彈射器的控制裝置來說，那是根本不能可能的。加速度做功，自然就要求頻率不斷的增加，以達(dá)到期望效果，頻率的不斷增加也必然伴隨著功率的增加，元器件的熱損耗也將增加，如何保持元器件穩(wěn)定工作也是相當(dāng)重要的事。????2、作功時(shí)間短，量變參數(shù)大，真正大功率做功時(shí)間不過2秒，而輸出到直線電機(jī)上的電壓從300
4、0伏增加到14000伏，電流也從零增加到幾萬安培，因此其最大輸出功率將大于整個(gè)艦艇發(fā)電機(jī)的容量，這也解答了電磁彈射器為什么需要強(qiáng)迫儲能裝置的原因。當(dāng)然，為了防止大功率控制裝置產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的影響也是重要原因之一。????當(dāng)然，經(jīng)強(qiáng)迫儲能裝置充電也是由大功率控制裝置完成的，但是由于充電功率較小，基本上不到4000千瓦，而且是差不多恒功率工作，因此對大功率控制裝置來說，簡直是小菜一碟，早先的方案中，經(jīng)強(qiáng)迫儲能裝置充電則由另一部件完成，但是考慮到強(qiáng)迫儲能裝置與電磁彈射器不可能同時(shí)工作，因此也由一個(gè)部件完成。????有上述兩個(gè)特點(diǎn)，使得大功率控
5、制裝置不同于普通的變頻器，因此在實(shí)現(xiàn)起來，需要解決的問題很多，最主要的問題是均壓和散熱的問題。我們知道，由于高壓變頻器價(jià)格高昂，因此一些高壓電動(dòng)機(jī)甚到采用變壓器先把電壓降下來，然后采用變頻器控制頻率輸出，再經(jīng)過升壓變壓器輸出到電機(jī)上，多了很多環(huán)節(jié)，效率也下降很多，為什么這么做呢？原因就是現(xiàn)在的電子元器件耐壓能力差，特別是導(dǎo)通變截止時(shí)對電流的阻斷能力差，而且更嚴(yán)重的是串聯(lián)起來的元器件，在實(shí)際工作中并不能均壓，也就是說串聯(lián)的元器件，分別加在上面的電壓并不相同，這均會導(dǎo)致部分元器件過電壓從而導(dǎo)致?lián)p壞。還有就是散熱問題，大電磁彈射器的大功率控制裝置室
6、內(nèi)，高大的柜內(nèi)象排隊(duì)一樣排滿了元器件，由于美國佬采用了IGCT大功率電子元器件，而這些元器件的單一元器件無論是耐壓也是載流量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足電磁彈射器控制裝置的需要，因此，需要數(shù)量眾多的IGCT元器件分別進(jìn)行串聯(lián)及并聯(lián)，并用母線排分別把幾個(gè)柜內(nèi)的元器件連接起來，以適應(yīng)電磁彈射器的沖擊性負(fù)荷條件。如此數(shù)理眾多的元器件難道僅僅是通過風(fēng)扇散熱的嗎？答案是否定的，美國佬采用的高壓細(xì)流水冷卻辦法。冷卻入水是0℃～4℃的水，由儲能式液壓裝置負(fù)責(zé)水流的供給，主要采用的是前二后四的方法，也就是電磁彈射器彈射戰(zhàn)機(jī)前兩秒開始注入水流，彈射結(jié)束后再注入四秒后停止，彈
7、射器返回及強(qiáng)迫儲能裝置充電則不需要采用水冷，直接由風(fēng)扇冷卻就夠了，因?yàn)檫@種工作條件下，元器件的工作電流并不大，散熱量也小。可以說，采取高壓細(xì)流水冷方案真正使電磁彈射器實(shí)用走向可能，以前美國佬一直尋求高性能元器件或者說低耗元器件來滿足工作要求，但是長期試驗(yàn)失敗后，通過對有源相控陣?yán)走_(dá)的液冷方案的提醒，最終采取了高壓細(xì)流水冷方案。當(dāng)然，如果有源相控陣?yán)走_(dá)不采用液冷的話，實(shí)用化仍無從談起。高壓細(xì)流水冷卻說起來簡單，但是實(shí)用起來卻不是容易的事，首先，它需要水箱及冷卻裝置，同時(shí)需要儲能式高壓活塞注入裝置，更困難的是每一個(gè)元器件都必需配備散熱片及連通水管
8、，與主回路、控制回路、儀表回路等一樣，水管回路也是控制柜內(nèi)的一大器件。要知道，目前國內(nèi)的高壓變頻器功率最大做到了20000千瓦，比給強(qiáng)迫儲能裝置及彈射器返回工作時(shí)的
