[發明專利]綜合調控儲能協同推動電源管理長短軌道電磁助推系統

在審

• 申請號: 202010432924.4
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN113665833A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 于龍雨
• 主分類號: B64F1/04
• 分類號: B64F1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

綜合調控儲能協同推動電源管理長短軌道電磁助推系統，該系統包括熱機、主傳動軸、電控離合器、自動同速器、設備電源機組、勵磁電源機組、推進電源機組、彈射電源機組、彈射電機、蓄能轉子、充能接觸器、釋能接觸器、聯絡接觸器、長軌道助推系統、短軌道助推系統、中控器；中控器綜合調控、統籌調度控制電控離合器、自動同速器、設備電源機組、勵磁電源機組、推進電源機組、彈射電源機組、彈射電機、蓄能轉子、充能接觸器、釋能接觸器、聯絡接觸器、長軌道助推系統、短軌道助推系統實現簡潔高效電磁助推和能量回收過程。

技術領域：本系統涉及飛行器電磁助推領域。

背景技術：美航母電磁助推系統推斷結構圖，采用循環變頻器電源管理、直線電機助推方 案，其能量轉換環節為：1熱機內能轉化機械能，2機械能轉化交流電能，3交流電能轉化機 械能慣性蓄能(4套彈射器16只慣性蓄能轉子，16臺轉子充能交流電機及調速系統)，4機 械能轉化交流電能，5調控交流電能轉化機械能助推(電流值與推進質量、阻力、加速度、 速度相關)；6相電源單元逆變電路需要12個控流電子開關推動，布線支出大且交流輸出功 率密度低于同截面直流推動，149對定子對采用預導通、延遲關斷設置，開啟關斷電壓等于 實時變壓變頻驅動電壓，增加電子開關開關負荷和消耗；循環變頻器輸出電壓頻率漸增或漸 低的6相交流電、在沿直線排布的定子對中形成縱向前進或后退的磁場，拖動滑車磁場加減 速移動；直線電機隨著滑車助推速度提高、需要預導通和延遲關斷的定子對隨之增多，電阻 損耗、感性損耗隨之增加，反向導致必須提高循環變頻器的容量和配電軌道的容量，循環變 頻器輸出頻率、電壓、電流與推進速度同步增加、投入推動的電子開關數量與助推終點速度 相關，形成惡性系統循環；可以預見此種助推方式技術集成路徑，功耗和設備成本將限制其 助推速度提升，不能經濟用于高速長短軌道助推。

發明內容：本系統針對美艦電磁助推系統集成路徑缺陷進行優化、提供一種簡潔高效的直流電磁助推系統；由公式E＝BLV可知，垂直切割磁場的長直導體兩端電勢與相對運動速度線性相關，如果在此導體兩端施加一線性變化的電壓，則必然引起此導體運動速度發生相應的線性變化；從而設置構件安裝滑車、磁極磁路等組件，滑車行走輪在其承載軌道上沿直線運動，一對磁極分布在滑車的左右側面；設置直流導流軌道、滑車磁場橫向垂直于位于其中間的直流導流軌道的左右兩側面，在處于滑車磁場內的直流導流軌道的上下兩側面、施加一接近線性變化的電壓、產生豎直方向的電流，則滑車磁極與此豎直方向的電流之間將產生沿直流導流軌道縱向的相互作用力，兩磁極受力方向與直流導流軌道的受力方向相反，兩磁極的受力推動滑車沿直線移動，實現直流導流軌道電磁助推，其內的若干根豎直導流導體內的電流值與推進質量、阻力、加速度近似相關。實際工況時，由公式P＝FV，F＝BLI，I＝(U-E)/R 可得：保持恒推力助推I為定值時，助推功率≈[(BLI)²/M]T、直流導流軌道上下兩側面施加的線性變化電壓≈[I(BL)²/M]T。直流導流軌道長軌道電磁助推系統能量轉化環節：1熱機內能轉化機械能；2機械能轉化直流電能電磁助推；直流導流軌道短軌道電磁助推系統能量轉化環節：1熱機內能轉化機械能；2機械能轉化直流電能；3助推電機將直流電能轉化為機械能蓄積；4助推電機將蓄積機械能轉化直流電能；5經推動電源高速響應管理電路、中控器電路電子開關控制管理環節后電磁助推；對比美航助推系統：充能時助推電機做為直流電機軟啟動拖動蓄能轉子增速蓄能、助推時助推電機做為直流發電機轉化蓄能轉子的慣性蓄能，省略美艦16套充能交流電機及調速系統、降低蓄能環節裝備質量；推動電源高速響應管理全橋推動單元電路只需4個控流電子開關，電子開關使用軟開關技術降低開關過程的電壓、電阻性損耗；長軌道電磁助推采用調整助推電源機組勵磁的方式(低推動調整損耗)；短軌道電磁助推采用調整助推電機勵磁(低推動調整損耗)、推動電源高速響應管理電路(較高推動調整損耗)協同工作的方式：助推電機端壓輸出提升軌跡匹配助推速度增長，降低低速助推時段內推動電源高速響應管理電路的輸入電壓，提高推動電源高速響應管理電路的效率；在每一次助推進程開始前完成確定推動參數，包括脈寬控制模擬量K的變化曲線數據(編程設定或程序根據助推質量計算確定調控助推電機、助推電源機組端壓變化規律的勵磁過程參數)、編入推動陣列的全橋推動單元電路的數量(編程設定或程序根據助推質量計算確定)、脈寬控制模擬量K1的變化曲線數據(編程設定或程序根據助推質量計算確定調控推動電源高速響應管理電路輸出端壓變化規律的脈寬變化參數)；助推質量較低時，直流導流軌道采用單根直導條組裝結構；助推質量較高時，直流導流軌道采用多根直導條線圈組裝結構；如在機場建立集中、分布式太陽能能量采集站、區域內生物固化能循環鏈條，在陰雨、夜晚時段綜合使用生物固化能分解產物CH4熱發電、余熱制冷、余熱供暖，機場采用電磁軌道助推、助降方式輔助起降飛機，依據任務需求不同選用長短軌道消生可再生電力，可節約巨量石化能源，在減少C排放的同時代償機場占地導致的原有生物固化能損失。