电磁炮发射过程电源系统电磁特性及抗干扰技术研究

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电磁炮作为新型武器的前景非常广阔,但是在研制和实验过程中仍有一些关键问题没有解决。电磁炮发射过程完全由电控制,需要大功率的电源系统和强大的控制系统,来调节电磁炮的射程、精度和发射效率。但是在电磁炮发射过程中,产生的低频强磁场、瞬态强电场以及强电磁辐射,都会对电源系统和控制系统造成严重干扰。所以如何有效的降低电磁炮发射过程中的电磁干扰问题,并对电源系统和控制系统进行抗干扰防护,已经成为电磁炮技术发展过程中亟待解决的关键问题。本文着重研究电磁炮发射过程中电源系统的电磁特性及抗干扰技术。分析和研究电磁炮载体端的电磁特性以及电源系统的电磁特性,提出针对电磁炮电磁特性的抗干扰防护措施,并对防护效果进行验证。对电磁炮电场特性的研究过程中,根据磁扩散理论建立了电磁炮载体端速度趋肤效应模型并进行了仿真,结果表明:在电磁炮载体端,由于速度趋肤效应的存在,电磁炮轨道和电枢上的电流分布主要集中在导轨内侧边缘和电枢的后边缘。随后基于电磁炮动态负载,建立了电磁炮动态负载电源电路模型,分析了电源系统的一般工作特性以及过电压、过电流状态下的冲击特性,仿真分析和实验研究表明:储能为50kJ的分布式脉冲功率电源单一模块在正常情况下,可承受峰值为10kV的电压和65kA的电流;在电源系统处于过电压、过电流状态时,电源系统将承受峰值达5~6kV的过电压或120kA的正向过电流。在电磁炮磁场特性的研究中,基于轨道和电枢上电流的分布情况,建立了电磁炮膛外磁场研究模型并进行了仿真分析,结果表明:电磁炮膛外磁场在轴向5m处的磁场强度较小。然后建立电源系统中调波电感器模型,仿真分析调波电感器磁场特性,仿真结果表明:电源系统中的20μH平面螺旋式调波电感器磁场辐射较为明显,磁场分布主要集中在电感器内部和端面处,磁场强度最大可达0.1T。在掌握电磁炮电源系统的电磁特性的基础上,针对电磁炮发射过程中的复杂电磁环境,本文提出对电源系统中晶闸管的防护措施以及电源控制系统的防护措施,通过仿真和实验分析可以得出:采用晶闸管防护措施能够有效限制晶闸管的过电压和过电流,达到对晶闸管的保护作用。对控制系统采取的磁场防护措施,能够使屏蔽体内部的平均屏蔽效能达到41dB,实验表明:使用磁场屏蔽防护措施能够保证控制系统在低频强磁场环境中正常工作。
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