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1、利用超級(jí)電容供電的電磁彈射器研究........2009年第2期..............................................................T理論研究heoryResearch....利用超級(jí)電容供電的電磁彈射器研究..1收稿日期:2008-05-26改稿日期:2008-08-01利用超級(jí)電容供電的電磁彈射器研究趙宏濤,吳..峻(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),湖南長(zhǎng)沙410073)摘..要:超級(jí)電容直接為電磁彈射器供電時(shí)因直線電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)的抑制作用而放電不充分。為此,將超級(jí)電容與升壓變換器級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)用于為電磁彈射器供電,并提出
2、一種利用直線電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)幅值與超級(jí)電容端電壓之差去控制升壓變換器的新方法,使超級(jí)電容能夠快速充分地放電。仿真結(jié)果證明該控制方法是有效的。關(guān)鍵詞:超級(jí)電容;電磁彈射器;升壓變換器;控制中圖分類號(hào):TM359.4....文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A....文章編號(hào):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..言電磁彈射器是一種高效的飛機(jī)起飛輔助裝置,主要由直線電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能供電設(shè)備、電力變換設(shè)備和控制系統(tǒng)組成[1]。當(dāng)用于彈射輕型飛機(jī),如無(wú)人機(jī)時(shí),可以將超級(jí)電容作為儲(chǔ)能供電設(shè)備,因?yàn)樗哂袃?chǔ)能密度適中、充放電速度快、可重復(fù)利用次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)[2]。但是,超級(jí)電容直接供電時(shí),其端電壓會(huì)與直線電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)相平衡,從而導(dǎo)致放電不充分。此時(shí)要實(shí)現(xiàn)較高彈射速度,超級(jí)電容的額定電壓就要很高,相應(yīng)功率器件的額定值也要增加,系統(tǒng)成本隨之增加。這類超級(jí)電容端電壓變化影響放電的問(wèn)題在電動(dòng)汽車領(lǐng)域研究較多,通用的方法是在超級(jí)電容之后加一級(jí)DC-DC變換器[3
6、-5]。文獻(xiàn)[3]比較了幾種適合這種場(chǎng)合的DC-DC變換器,認(rèn)為一種半橋式變換器具有更多的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[4]將這種半橋式變換器加到超級(jí)電容后級(jí),用于電動(dòng)汽車負(fù)載平衡,但它的控制目標(biāo)是維持恒定不變的直流端電壓,而這在電磁彈射器中不是必需的。文獻(xiàn)[5]將半橋式變換器用于兩組超級(jí)電容之間為電動(dòng)汽車加速,但系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。為解決電磁彈射器中超級(jí)電容放電不充分的問(wèn)題,本文借鑒了超級(jí)電容與半橋式DC-DC變換器級(jí)聯(lián)供電的結(jié)構(gòu)。由于只討論升壓放電過(guò)程,本文只利用了半橋中的升壓變換器,不使用其降壓變換器功能。為實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容快速充分的放電和整個(gè)系統(tǒng)高速平穩(wěn)的彈射,本文介紹一種利用電機(jī)
7、反電勢(shì)幅值與超級(jí)電容端電壓的差值控制升壓變換器的新方法,并通過(guò)仿真對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。1系統(tǒng)基礎(chǔ)模型的建立與分析在綜合仿真軟件Saber環(huán)境下建立電磁彈射系統(tǒng)基礎(chǔ)模型,如圖1所示,該模型由超級(jí)電容、直線電動(dòng)機(jī)、電力變換設(shè)備和控制系統(tǒng)四部分組成。圖1..電磁彈射系統(tǒng)基礎(chǔ)模型超級(jí)電容模型的實(shí)體依據(jù)是Maxwell公司MCPower系列超級(jí)電容中的BCAP0650P270。通過(guò)適當(dāng)?shù)拇⒙?lián),超級(jí)電容組初始電壓為600V,電容值....T..理論研究`heoryResearch.................................................
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