美科幻战舰剑指中国简析电磁炮脉冲电源

2013-10-22 00:06

　　中间能源部分为初级能源提供恒定的负载，为重复频率的功率脉冲提供能量。该设计选用高频低阻电解电容与高频高压大电流电容构成中间能源部分。既提高了电源系统的短时高功率输出能力，又具备持久的动力性能，可充分发挥高功率密度和高能量密度优势。斩波电路中，通过选用相同型号的器件，利用IGBT均流特性及驱动信号间100ns范围内的延时，选择合适的栅极电阻和布局来实现静、动态均流。当电源主回路闭合运行后，中间能源经过短暂的预充电过程，控制器输出脉冲控制信号，经逻辑判断后驱动 IGBT均流斩波。针对负载装置的短路状态特性，将控制器输出的给定信号和脉冲信号与电流采样进行逻辑判断后驱动开关器件，该控制方式具有简单易行、保护动作快速响应、不易被干扰等优点。在 IGBT导通，可用二阶动态电路分析能量的传递过程。

　　控制系统设计

　　下图为系统控制框图。通过键盘将工作参数送到单片机，全桥逆变电路和并联均流电路的电压和电流信号经过光电隔离。采样到单片机后，输出全桥给定信号、斩波给定信号和斩波控制信号。针对高功率脉冲电源中储能电容充放电、重复工作频率的特点。单片机程序判断从而控制实现良好的工作特性。全桥给定信号与峰值电压信号通过 SG3525APWM．输出逆变全桥电路的控制脉冲信号，经过隔离、驱动电路，实现对开关器件IGBT的控制。该控制方式具有动态响应快。调压范围广，充电电流易于控制使得中间储能环节的充放电电流快速、稳定等优点。后级斩波电路由单片机控制给定信号。并与峰值电路信号进行逻辑判断。若电源输出电流在正常范围内，则输出脉冲控制信号。该控制方式具有简单易行，保护响应快速等优点。单片机采集工频状态信号，并根据输入设置和运行等参数控制主回路。

控制系统原理图

　　国内外研究概况

　　高功率脉冲技术发源于英国的阿尔马斯登(Aldermaston)原子武器研究中心的J．C．马丁及其领导的脉冲功率小组。他们的开创性研究工作闻名于世界，该小组的许多成员，如：I．D．Simith，T．H．Martin，ED．A．Champeny,EW．Spence等为脉冲功率的发展都做出了很大的贡献。从20世纪60年代中期起，美国的圣地亚实验室一直领导了脉冲功率发展的世界新潮流。在国防部(DOD)和能源部(DOE)的支持下，许多与国防有关的研究所，一些着名的大学，还有几个公司都积极投入了这方面的研究工作。美国武器军事实验中心(ARL．WMRD)已经建造了4．5MJ的脉冲电源系统，早期场发射公司生产了一系列小型300kV-2MV，3-5kA，20ns闪光X射线机，离子物理公司将静电加速器对传输线直流充电，生产了FX．25至IJFX．100型脉冲功率装置，以后才建造了大批规模一个比一个大的油介质和水介质传输线装置，其研究处于世界领先。