前排提示:我是一枚新人,如有什么基础性原则性的错误,求轻喷
传统半桥式结构电磁炮是将发射后电感中剩余的能量回收至原本电容中
回收电容中的能量并没有继续用于发射
因此在储能电容能量相同时这种结构对最终动能并没有很大的提升
如何解决这种问题呢?
最简单的方式是将所有电容并联到一起,这样回收的能量可以继续提供给下一级继续加速
有人可能会说并联会导致LC常量的增加,在高速发射中不可取
但其实IGBT可以主动关断
并不需要等电容电压降为零后再关断
而且这种结构的另一个好处在于因为电容中原本就有电压
众所周知,电感中电流下降率等于
di/dt=U/L (我不会插入公式...)
因此电感中的电流能快速下降,将储存的磁能转为电能,减少反拉
仿真如下
(电容为400V 6800uF)
因此可以发现,仅第一级效率就达到了9.1%,加速后电容还有374V的电压,回收效率也有71%,可以在下一级继续进行加速
而随着弹丸速度的增加,效率还能继续上升
(50mps时效率可达25%+,但是每级加速太小,需要更多级)
但是,这种结构还有一个致命的缺点
随着发射的进行,电容中的电压将不断下降,但为了使每次输出能量不至于太小,减少级数,需要增加放电时间
而放电时间的增加又会增加反拉,使得效率下降
那么怎么进行改进呢?
很简单,就是用两个电容,第一个(容量大,耐压小)管前n级,第二个(容量小,耐压大)管后n级
但是,发射后,第一个电容中必然还有剩余的电能,目前想到2种处理方法
留着,减少充电时间
将剩余的能量送入一个电感,升压后充电给第二个电容,这样同时也省去了zvs同时输出两路电压的麻烦
这里比较推荐第二种
至此,对半桥的改进基本完成
这种结构级数越多,效率越高,且随着速度增加效率得到显著提升
(100mps时效率22%+)
估测理论上效率极限可能在35%左右
不知道有没有坛友愿意实践一下这种结构
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