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强激光与粒子束 2018年第9期30卷 66-70页

作者：陶雪峰刘昆航天工程大学研究生院北京101400 国防科技大学空天科学学院长沙410073

基于一台两相四极空心补偿脉冲发电机,研究了多相脉冲电机放电波形调节的最优化问题。对补偿脉冲发电机的三种典型负载:电磁轨道炮、脉冲激光器和电热化学炮的基本特性进行了阐述,针对这三种负载分别提出了相应的优化指标,分析了量化脉... 详细信息

基于一台两相四极空心补偿脉冲发电机,研究了多相脉冲电机放电波形调节的最优化问题。对补偿脉冲发电机的三种典型负载:电磁轨道炮、脉冲激光器和电热化学炮的基本特性进行了阐述,针对这三种负载分别提出了相应的优化指标,分析了量化脉冲波形对负载的适用程度,并将波形优化问题转化为函数优化问题。在建立了脉冲电机放电数学模型的基础上,使用差分进化算法对优化问题进行求解,找到最优点火角组合。对电磁轨道炮,优化指标为弹丸加速度比。将加速度比的概念进行拓展,可得到适用于脉冲激光器的尖顶脉冲。对电热化学炮,提出了"形状方差"的概念,消除了电流幅值的影响,能够较好地衡量脉冲形状的适用性。仿真结果表明,提出的脉冲波形优化指标是有效的,在智能优化算法的帮助下,能够通过控制量的组合得到不同类型负载的最优波形。

关键词：补偿脉冲发电机脉冲波形调节优化算法负载特性点火角

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空心补偿脉冲发电机设计与仿真

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电工技术学报 2018年第9期33卷 1931-1937页

作者：陶雪峰刘昆国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

设计了一台两相四极空心补偿脉冲发电机,对其基本电磁特性进行了分析。采用无补偿形式,简化了电机结构设计,增加了电机可靠性和脉冲电流通用性。以电磁轨道炮为负载,综合考虑电流耦合、转子转速变化和负载阻感变化,建立了放电过程的数... 详细信息

设计了一台两相四极空心补偿脉冲发电机,对其基本电磁特性进行了分析。采用无补偿形式,简化了电机结构设计,增加了电机可靠性和脉冲电流通用性。以电磁轨道炮为负载,综合考虑电流耦合、转子转速变化和负载阻感变化,建立了放电过程的数学模型。与SimplorerMaxwell软件联合仿真结果进行对比,验证了数学模型的准确性。以弹丸加速比为目标函数,使用差分进化算法对点火角和串联电感大小进行优化,得到了最优脉冲波形。数学模型与智能优化算法结合,为波形调节的最优化问题提供了有效解决方案。

关键词：空心补偿脉冲发电机放电数学模型电磁轨道炮脉冲波形调节优化算法

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空心补偿脉冲发电机励磁与放电控制方法研究

空心补偿脉冲发电机励磁与放电控制方法研究

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作者：陶雪峰国防科技大学

学位级别：硕士

随着新概念武器的迅猛发展,高功率脉冲电源的小型化和轻型化需求越来越紧迫。空心补偿脉冲发电机能够达到很高的功率密度和能量密度水平,受到越来越多的重视。本文以一台空心补偿脉冲发电机为研究对象,开展了电机电磁特性的理论分析和... 详细信息

随着新概念武器的迅猛发展,高功率脉冲电源的小型化和轻型化需求越来越紧迫。空心补偿脉冲发电机能够达到很高的功率密度和能量密度水平,受到越来越多的重视。本文以一台空心补偿脉冲发电机为研究对象,开展了电机电磁特性的理论分析和仿真研究。介绍了空心补偿脉冲发电机的工作原理,指出各类脉冲电机工作原理的相似性。简要介绍了空心脉冲电机的电磁设计方法和构型选择依据。建立了电机有限元仿真模型,对电机的稳态电磁特性、自励磁和放电过程进行了有限元仿真。考虑励磁电流与电枢电流的耦合、转子转速变化、负载阻感变化等因素,建立了空心补偿脉冲发电机自励磁过程和放电过程的数学模型,显著提高了仿真效率和灵活性。通过与Ansys Maxwell-Simplorer软件联合仿真结果的对比验证了数学模型的准确性。针对两相空心电机的自励磁问题,提出四种励磁方案:单相电枢励磁、两相串联励磁、两相并联励磁和两相串并联励磁,分析了各励磁方案的特点。理论分析与仿真结果表明,采用两相电枢串并联励磁的方案能够最大限度地提高励磁效率,减小励磁过程损耗。对补偿脉冲发电机的三种常用负载:电磁轨道炮、脉冲激光器和电热化学炮的特点进行调研,深入分析其负载特性与脉冲波形需求。根据各自负载特性建立了相应的放电数学模型。研究了脉冲波形调节方法,在短路放电条件下研究了改变点火角和串联电感对单相脉冲的影响。验证了不同点火角组合下两相放电脉冲波形的多样性。对补偿脉冲发电机波形优化方法开展了深入研究。针对不同负载提出相应的优化指标,将波形优化问题转化为函数极值求解问题。采用“加速度比”衡量脉冲波形对电磁轨道炮和脉冲激光器的适用程度;根据电热化学炮的波形需求,提出“形状方差”的概念作为优化目标。使用智能优化算法求解,得到了驱动负载的最优化波形。

关键词：补偿脉冲发电机电磁特性自励磁脉冲波形调节脉冲波形优化有限元方法

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