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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(wú)需多說(shuō)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(lái)卻存著很多的技術(shù)難關(guān)需要克服，它并不是說(shuō)功率提高這么簡(jiǎn)單，關(guān)于強(qiáng)迫儲(chǔ)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(duì)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(duì)電磁彈射器控制裝置進(jìn)行理解，這里需要對(duì)變頻器做一下說(shuō)明。變頻器就是對(duì)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(shuō)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(duì)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(duì)電磁彈射器的控制裝置來(lái)說(shuō)，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(guò)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(wàn)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(chǔ)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(duì)電網(wǎng)的影響也是重要原因之一。????當(dāng)然，經(jīng)強(qiáng)迫儲(chǔ)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(duì)大功率控制裝置來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直是小菜一碟，早先的方案中，經(jīng)強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置充電則由另一部件完成，但是考慮到強(qiáng)迫儲(chǔ)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(lái)，需要解決的問(wèn)題很多，最主要的問(wèn)題是均壓和散熱的問(wèn)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(lái)，然后采用變頻器控制頻率輸出，再經(jīng)過(guò)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(duì)電流的阻斷能力差，而且更嚴(yán)重的是串聯(lián)起來(lái)的元器件，在實(shí)際工作中并不能均壓，也就是說(shuō)串聯(lián)的元器件，分別加在上面的電壓并不相同，這均會(huì)導(dǎo)致部分元器件過(guò)電壓從而導(dǎo)致?lián)p壞。還有就是散熱問(wèn)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(guó)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(wú)論是耐壓也是載流量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)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(lái)，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(guò)風(fēng)扇散熱的嗎？答案是否定的，美國(guó)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(chǔ)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(kāi)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(chǔ)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?？梢哉f(shuō)，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(guó)佬一直尋求高性能元器件或者說(shuō)低耗元器件來(lái)滿足工作要求，但是長(zhǎng)期試驗(yàn)失敗后，通過(guò)對(duì)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(wú)從談起。高壓細(xì)流水冷卻說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是實(shí)用起來(lái)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(chǔ)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(guó)內(nèi)的高壓變頻器功率最大做到了20000千瓦，比給強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置及彈射器返回工作時(shí)的
