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电磁发射电池组杂散电感提取方法

2021-08-24龙鑫林严康为鲁军勇柳应全

国防科技大学学报 2021年4期

龙鑫林,严康为,鲁军勇,柳应全,周 仁

(海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室, 湖北 武汉 430033)

电磁发射技术作为一种利用电磁力加速物体的先进发射技术,因具备发射动能大、发射速度快、发射效率高、可控性强等优势,广泛应用于飞机弹射、武器发射、火箭推射等领域[1-2]。为保障发射装置工作时的频繁大功率脉冲电能供应,常在电网与用电设备之间增加锂离子电池储能环节,发挥能量缓冲以及功率放大的作用[3-4]。

用于电磁发射的电池储能系统需要数千节电池的串并联使用,以满足发射装置的电压、电流需求。在大量连接件以及电池自身寄生参数的作用下,电池组在充放电瞬态过程中会呈现出明显的电感特性。如果在系统设计时对该杂散电感的取值不当,会影响电池组放电时的能量传输速率[5],并造成绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)关断过程中电压应力过大[6]、保护装置的分断时间过长[7]等问题,进而影响发射指标和装置寿命,严重时甚至导致器件失效以及火灾的发生。因此,准确提取电池组杂散电感,对电磁发射电池储能系统的精确设计具有非常重要的意义。

近年来关于杂散电感的提取方法已有相关的研究,多集中于电力电子领域的母排及换流回路杂散电感上,根据提取的方式可分为计算法、信号分析法及瞬态波形分析法三类。计算法通过构造解析式[8]、三维有限元[9-10]、部分单元等效电路[11-12]等途径对待测物体完成精细化建模和电感估算,难以运用于结构庞大、材料组成复杂的电池组。……

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