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本文对270kJ高速发射实验系统和实验研究。采用理论分析、仿真计算及试验研究等方法,借助数值模拟和仿真计算对发射过程中进行分析,建立脉冲功率电源系统模型研究后续触发时序设置,为后续实现电枢运动速度预测做基础。内容包含以下几个方面: (1)高速发射装置系统的构建 研制用于研究的270kJ高速发射试验系统。该分为四个部分,主要部分为脉冲功率电源和发射器部分,此外还包含了用于测量和控制的测控部分以及用于回收参与能量的回收装置。 脉冲功率电源系统是高速发射的重要组成部分。本文采用30个电容储能型脉冲单元共同构成脉冲电源网络为发射器提供能量来源。单个脉冲功率单元由2mF/3kV的电容、13uH的电感以及4.5kV/45kA的晶闸管构成。晶闸管的驱动部分采用自主设计的驱动电路。整个脉冲电源网络构成两个电源柜,每个电源柜中含有15个脉冲功率单元,其中分为5组,每组3个单元,通过层叠方式排列放置。长宽高约为150cm×170cm×220cm。 发射器是发射的另一个重要部分。本文采用串联增强型发射装置,导轨材料为紫铜,长度为2.4m,口径为20mm×30m。电枢材料为铝,电枢尺寸为20mm×30mm×30mm。 (2)脉冲功率源的计算和仿真 脉冲功率电源系统的精细仿真模型是整个高速发射精细仿真模型建立的基础和根基。一方面,对模块中的器件参数精确测量;另一方面,对半导体开关器件的动态参数进行实验测量,在仿真模型中添加半导体器件动态特性、电抗器动态特性带来的影响,从而获得较为准确的电路仿真模型,并通过实验加以验证。 (3)电磁发射实验研究 利用搭建完成的电磁轨道发射平台,结合脉冲功率电源模型,通过改变电枢质量、电源模块充电电压、电源模块时序调节等方式获得不同的电枢出口速度,通过电流波形的变化,验证设计需求并计算效率。通过验证不同的时序设置得出最优时序。