电磁发射装置分段供电的切换策略研究

对电磁发射装置直线感应电机全程通电，存在漏感大、功率因数低、效率低、所需变频装置容量大（高达数千兆伏安）等不足，分段供电是解决它的有效途径。然而，分段供电时不同切换策略对电磁力、供电效率和电源质量的影响很大，如何优化切换策略成为制约该技术推广应用的主要瓶颈。本项目以直线感应电机分段供电的切换策略为研究对象，对不同切换策略时电机出现的串联、并联、错位和缺相等不同运行模态的建模进行基础科学研究，包括：分析直线感应电机的分层结构、动子和定子长度及其匹配性、通电段数、供电网络拓扑结构、动子位置检测方法及其时延对切换策略的作用规律；研究不同切换策略时电机不同运行模态的物理特征和边界条件，建立其静止ABC坐标系下的状态方程，以此构建仿真模型，并进行可视化预测；通过在自研的20段双边2层定子结构的直线感应电机小型样机上进行试验，探明切换策略的作用规律，为研究分段供电切换策略的优化问题奠定理论和技术基础。

对电磁发射装置直线感应电机全程通电，存在漏感大、功率因数低、效率低、所需变频装置容量大（高达数千兆伏安）等不足，分段供电是解决它的有效途径。然而，分段供电时不同切换策略对电磁力、供电效率和电源质量的影响很大，如何优化切换策略成为制约该技术推广应用的主要瓶颈。本项目以直线感应电机分段供电的切换策略为研究对象，对不同切换策略时电机出现的串联、并联、错位和缺相等不同运行模态的建模进行基础科学研究，包括：分析直线感应电机的边端效应、耦合模型、饱和模型、不对称特性、周期脉冲式供电直线电机定子瞬态温度特性、供电网络拓扑结构、动子位置检测方法及其时延对切换策略的作用规律；研究不同切换策略时电机不同运行模态的物理特征和边界条件，建立其静止ABC 坐标系下的状态方程，以此构建仿真模型，并进行可视化预测；通过在自研的X 段双边Y 层定子结构的直线感应电机样机上进行试验，探明切换策略的作用规律，为研究分段供电切换策略的优化问题奠定理论和技术基础。该项目于2013 年2 月得到鉴定，鉴定结论为：“完全自主研发，处于国际领先水平，某些控制性能、电磁兼容性能优于美国同类装置”。