脈沖爆震發(fā)動機點火系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、本文以脈沖爆震發(fā)動機點火系統(tǒng)的點火能量及點火頻率均可調(diào)為研究背景,設(shè)計高頻高壓直流點火系統(tǒng),以克服傳統(tǒng)工頻高壓直流電源變換效率低,體積和重量大等缺點,并針對高頻高壓點火系統(tǒng)的主電路拓撲、控制策略等方面進行了詳細討論。利用理論分析與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法對脈沖爆震發(fā)動機點火系統(tǒng)進行了全面的較為深入的研究,最后利用實驗驗證了方案的可行性,本文主要工作如下所述。
　　 一、根據(jù)脈沖爆震發(fā)動機的工作原理及其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),詳細論述了決定脈

2、沖爆震發(fā)動機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一——點火系統(tǒng)的分類及其工作原理。針對脈沖爆震發(fā)動機對其點火系統(tǒng)的要求,提出采用電力儲能放電點火系統(tǒng)的方案,并確定設(shè)計低壓高能半導(dǎo)體電嘴點火系統(tǒng)的方案。
　　 二、根據(jù)半導(dǎo)體電嘴放電點火機理及其性質(zhì),確定了低壓高能半導(dǎo)體電嘴點火系統(tǒng)的主電路拓撲模型,采用Buck斬波電路調(diào)壓,LCC-SPRC串并聯(lián)諧振逆變電路升壓,功率開關(guān)管控制點火頻率。針對Buck調(diào)壓電路和LCC串并聯(lián)諧振電路在CCM工作模式下,分

3、析其工作原理,采用基波分析法推導(dǎo)變換器穩(wěn)態(tài)模型,給出詳細的設(shè)計計算方法?；谥麟娐吠負?設(shè)計主電路各模塊的控制電路,并給出相關(guān)輔助電路的設(shè)計方法。
　　 三、在硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上,對電路進行了數(shù)值仿真和實驗。利用電路仿真軟件Simulink建立了主電路拓撲的模型,分別對Buck調(diào)壓電路、LCC-SPRC逆變電路及放電頻率調(diào)控電路進行仿真。由仿真結(jié)果表明調(diào)節(jié)Buck控制電路的占空比可以在1kV～4kV范圍內(nèi)控制主電路輸出的電壓,

4、調(diào)節(jié)頻率控制電路可在0～50Hz范圍內(nèi)控制放電頻率,從理論上得到點火系統(tǒng)能量和點火頻率可調(diào)的結(jié)論,基本滿足PDE對點火起爆系統(tǒng)的要求。此外,設(shè)計了放電能量測量電路,并建立放電能量測量電路模型,對其進行仿真計算,從原理上得到放電測量電路設(shè)計的正確性。
　　 四、根據(jù)設(shè)計的Buck調(diào)壓電路、LCC-SPRC逆變電路,搭建控制電路。針對Buck控制電路進行了多組實驗,研究了占空比與可調(diào)電阻的關(guān)系。實驗得到的多組控制信號與仿真的控制信號