毕业设计(论文)设计(论文)题目：电磁发射用脉冲电源的设计所在学院：自动化与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气1001学生姓名：傅仕航指导教师：梅磊起讫日期：2013-12～2014-062014年6月电磁发射用脉冲电源的设计摘要随着电磁发射技术的不断发展，其在国防建设以及国民生产中的应用也越来广泛。
高功率脉冲电源作为电磁发射技术的主要组成部分，也越来越受到人们的关注。
为了满足空间电磁发射技术的需要，高精度脉冲电源系统就显得非常重要，而脉冲电源的主电路拓扑结构的设计就成了一个重要的研究问题。
本论文主要介绍了电磁发射仿真实验中的脉冲电源系统的主电路的拓扑结构、特性，并运用saber电路仿真软件对主电路进行理论仿真。
主要完成的工作有：1.建立了脉冲电源主电路的数学模型：介绍了毫秒级（精确到百微秒级）脉冲电源系统的组成以及重要元件和相关参数进行介绍，同时分析了各个元件在主电路中所起到的作用，同时指明各元件的选择依据，通过理论上的软件仿真，从而确定了脉冲电源系统中各功率元件的参数。
2.通过在saber电路仿真软件中对脉冲电源的电路拓扑结构的仿真，获得电路中不同线路电流、电压随着时间的变化曲线，从而确定它们在短时间内（毫秒或者微秒级）的变化效果，并对此进行分析，通过调节，最终获得最佳的脉冲电源主电路拓扑结构以符合电磁发射对脉冲电源的要求。
关键词：电磁发射、脉冲电源、拓扑结构、仿真With the design of pulse power electromagnetic launchABSTRACTWith the continuous development of electromagnetic launch technology, its application in national defense construction and national production are more widely. High power pulse power as the main part of the electromagnetic launch technology, is becoming more and more get the attention of people.In order to meet the needs of space electromagnetic launch technology, high precision pulse power system is very important, and the design of the main circuit topology of pulse power supply is an important research question. This paper mainly introduced the electromagnetic emission experiments of pulse power system of main circuit topology structure, properties, and using saber circuit simulation software simulation was carried out on the main circuit theory. The main works are as follows:1. Established the mathematical model of pulse power main circuit: Introduces the composition of millisecond pulse power supply system and introduces the important components and related parameters, and analyzes the various elements play a role in the main circuit, at the same time, indicate the components selection basis,through the theory of software simulation, which determine the pulse power supply power components of the system parameters.2. Through the saber in the circuit simulation software simulation of pulse power supply circuit topology, different line current and voltage in the circuit are obtained with the change of time curve, to identify them in a short period of time (milliseconds or microsecond) change effect, and by, adjusting, finally get the best pulse power main circuit topology structure to conform to the requirements of the electromagnetic emission of pulse power supply.Key words: electromagnetic launch, pulse power, topology structure, simulation目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.1.1电磁发射技术的发展及背景意义 (1)1.1.2脉冲电源的背景和意义 (2)1.2课题的研究现状 (3)1.2.1电磁发射技术的国内外研究现状及应用 (3)1.2.2脉冲电源的应用及研究现状 (5)1.3课题的应用前景 (10)1.4 电磁发射用脉冲电源的设计课题的研究意义 (11)1.5本文结构 (12)第二章脉冲电源的原理 (13)2.1等效模型在电源电路中的应用 (13)2.2电磁发射对脉冲电源的要求 (16)2.3本文采用的脉冲形成系统的形式 (18)2.4脉冲电源的设计要求 (19)2.5本章小结 (19)第三章脉冲电源的结构 (20)3.1概述 (20)3.2脉冲电源总体结构 (21)3.3脉冲电源的单个模块拓扑结构 (22)3.4脉冲电源的单个模块中各元器件的参数选择 (24)3.4.1储能电容器的参数设计 (24)3.4.2续流支路吸能电阻R (24)3.4.3调波电抗器L (25)3.4.4放电开关 (25)3.5脉冲电源的多个模块模型 (26)3.5.1多个模块串联结构拓扑 (26)3.5.2利用Marx发生器开关管 (28)3.6本章小结 (29)第四章脉冲电源单个模块结构的saber仿真 (30)4.1仿真电路的制定和元器件参数的选择 (30)4.2初始步长和瞬态分析终止时间的设置 (30)4.3仿真结果分析 (31)4.3.1脉冲电流波形 (31)4.3.2各支路电流和电压波形 (33)4.4本章小结 (36)第五章总结和展望 (37)参考文献 (38)致谢 (41)南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题的背景及意义1.1.1电磁发射技术的发展及背景意义伴随着物理技术不断的进步和发展，使目前发射装置如大炮、火箭等类型的发射器已经不能满足现代人类对发射能力需求的更高要求，正是在此情况下产生了新一代超高速的电磁发射推进技术。
电磁发射技术的本质原理是洛仑兹定律：当电流流过磁场时，将会受到与电流、磁场均垂直的洛仑磁力，也就是物理学上的安培力，这个力会使得位于磁场中的带电物体做加速运动。
带电物体可以是弹丸、飞机、导弹、炮弹、卫星、火箭等物体。
电磁轨道发射技术产生的原因与军事应用相关。
传统的化学能发射武器（火箭、火炮等），经历了比较漫长的发展过程。
尽管常规的化学能武器相比于机械发射装置，在储能密度和功率密度方面高得很多，然而随着科学技术的进步，它已经不能满足人类对发射能力（超高速和超高能量）的更高要求[1]。
因而新一代的超高速电磁发射技术就产生了。
电磁轨道炮是通过电磁力的推进来发射的，从结构上来说可以分为三个部分：脉冲形成结构（Pulse forming structure，即PFS），大炮的炮体部分以及电枢部分[2]。
脉冲形成结构是高功率脉冲电源的主要组成部分，作为电磁能输出的控制环节，通过储存初始的电能，并调节释放电能规律从而满足电磁轨道发射的基本需求。
轨道炮的负载是低阻抗的负载，虽然它对电压的要求不高，但是对电流要求却比较苛刻，固体电枢轨道炮的理想最佳驱动电流是梯形脉冲电流，其峰值要求几百kA 至MA，峰值上升时间比较短，峰值持续时间达到毫秒量级。
要使电磁轨道发射技术的使用阶段进入空间武器装备化时期，脉冲电源系统要求高度的可靠性、高精确性、易控性以及高储能密度，并且具有可移动性、紧凑性，因而脉冲功率系统放电效率、能量储存密度和放电的灵活性、可靠性以及紧凑性和小型化必须得到提高。
为了实现这一目标，需要对用于电磁轨道发射装置中的脉冲电源系统进行从整体结构到各器件的单元以及系统中的各种参数影响规律进行预先的研究，从而为设计系统和过程实现中出现的技术问题提供解决第一章绪论途径。
1.1.2脉冲电源的背景和意义现代电源技术是在主要应用电力电子半导体器件下，综合自动控制技术、计算机技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术，是属于电力电子与电力传动技术的范畴，是现代电力电子技术的具体应用。
随着社会的高速发展，电力电子技术的发展带动了电源技术的发展，而电源技术的发展又有效地促进了电源产业的发展。
电源技术在社会发展中扮演了越来越重要的角色，无论是日常生活还是最尖端的科学都离不开电源技术的支持，而电源技术和产业对提高一个国家劳动生产率（Labor productivity）的能力，即提高一个国家的单位能耗的产出水平，具有非一般的作用。
到目前为止，电源已成为一种非常重要的科技基础和产业，其总体发展趋势为高效、高频、低压、大电流化、高密度化和多元化。
同时，它的封装结构和外形尺寸日趋国际化，为了适应全球一体化大市场的要求。
电源设备是用来实现变换电能和传递功率，是一种技术含量很高、知识面很宽、更新换代很快的产品。