專利名稱：一種艦用超級(jí)電容消磁機(jī)的制作方法
一種艦用超級(jí)電容消磁機(jī)
本發(fā)明是關(guān)于一種艦用超級(jí)電容消磁機(jī)，是采用超級(jí)電容儲(chǔ)能的方法，減 少了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)電源容量，主要用于艦用消磁。屬于軍事裝備。
現(xiàn)有艦用消磁機(jī)全部采用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)電源，經(jīng)整流后以恒流方式向纏繞在 艦體上的消磁線圈提供方向交替變化和逐步遞減的程控電流，其容量根據(jù)需要 電壓從幾十到幾百伏特，電流從幾十到幾萬安培，瞬間功率達(dá)到兆瓦級(jí)，對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)電源需求功率較大，給使用和戰(zhàn)時(shí)帶來很多不便。
本發(fā)明是提供一種采用超級(jí)電容儲(chǔ)能的方法，通過事前和工作間隙給超級(jí) 電容補(bǔ)充電能，由超級(jí)電容與現(xiàn)場(chǎng)電源一起向消磁線圈提供電能，達(dá)到減少現(xiàn) 場(chǎng)的實(shí)時(shí)功率目的。
圖l是它的電氣原理圖。它由隔離變壓器TB、變壓器狀態(tài)檢測(cè)和控制單元 TBCE、恒流單元P0W、恒流檢測(cè)和控制單元POCE、超級(jí)電容組單元CAP、超級(jí)電 容組檢測(cè)和控制單元CAPCE、電流換向電流控制單元IGBTS、 IBGT驅(qū)動(dòng)檢測(cè)和控 制單元IGBTCE、控制單元CTR和計(jì)算機(jī)COMP等十個(gè)單元電路組成。
它的工作原理是由變電站或發(fā)電機(jī)來的交流電源，送入隔離變壓器TB， 輸出給恒流單元POW，該單元輸出合適的電壓和電流，并聯(lián)在超級(jí)電容單元CAP 上，再由IGBT構(gòu)成的H橋單元IGBTS，實(shí)現(xiàn)輸出電流換向，同時(shí)以斬波的方式控 制電流大小，輸出給消磁線圈，達(dá)到艦體消磁的目的。
控制單元CTR根據(jù)需要和工作流程分別控制各個(gè)單元的工作狀態(tài)，也對(duì)每個(gè) 單元的狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控?？刂茊卧狢TR通過RS485接口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī) C0MP相接?？刂茊卧獙?duì)電路中的各個(gè)單元進(jìn)行控制和監(jiān)控，保證整套設(shè)備的安 全運(yùn)行，同時(shí)通過RS485接口將各個(gè)單元及整套的狀態(tài)，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)COMP
上顯示。工業(yè)計(jì)算機(jī)也要對(duì)發(fā)電機(jī)POWER實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)電路的功率回路。HENYALIU框內(nèi)表示恒流電 路單元，它是典型的可控硅恒流電路，由可控硅、觸發(fā)和控制電路組成。Cl和 C2表示超級(jí)電容組，通過多只超級(jí)電容串并聯(lián)，達(dá)到額定電壓和額定電容量， 滿足儲(chǔ)能要求。H橋由IGBT1、 IGBT2、 IGBT3、 IGBT4、 DE1、 DE2、 DE3和 DE4組成，H橋?qū)崿F(xiàn)輸出電流的換向和控制輸出電流大小，Ll為續(xù)流電感。恒流 HENYALIU單元經(jīng)過二極管Dl與H橋單元相連接。
為獲得較大的輸出電流，在實(shí)際的艦用超級(jí)電容消磁機(jī)中，輸出是由若干 個(gè)同樣的H橋并聯(lián)而成，每個(gè)H橋通過二極管與恒流HENYALIU單元相連接，二 極管可以對(duì)每個(gè)H橋之間進(jìn)行回路隔離。每個(gè)H橋輸出通過輸出串接的電感L 再并聯(lián)輸出大電流。
控制單元CTR以美國(guó)TI公司320系列的DSP為控制芯片，通過隔離變壓器測(cè)量 監(jiān)控單元電路TBCE，對(duì)隔離變壓器TB測(cè)量、控制和保護(hù)；通過恒流測(cè)量監(jiān)控單 元POCE，對(duì)恒流單元POW測(cè)量、控制和保護(hù)；通過超級(jí)電容測(cè)量監(jiān)控單元CAPCE， 對(duì)超級(jí)電容單元CAP測(cè)量、控制和保護(hù)；通過H橋測(cè)量和監(jiān)控單元IGBTCE，對(duì)IGBT 構(gòu)成的H橋單元測(cè)量、控制和保護(hù)。
控制H橋的四個(gè)IGBT管，輸出持續(xù)時(shí)間可調(diào)正負(fù)交替的脈沖；以斬波方式， 控制脈沖輸出電流的大?。幻總€(gè)輸出脈沖間的間隔時(shí)間可調(diào)；通過控制各個(gè)H橋 的依次工作時(shí)間，控制總輸出電流的上升沿和下降沿的時(shí)間，降低總輸出電流 的di/dt，保護(hù)超級(jí)電容消磁機(jī)的功率器件安全。
利用超級(jí)電容可以減少現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)功率，以現(xiàn)在常用的600伏特4000安培消 磁電源為例，不采用超級(jí)電容的現(xiàn)有產(chǎn)品，它現(xiàn)場(chǎng)需要2400千瓦功率。如果采 用超級(jí)電容方案，輸出正負(fù)脈沖持續(xù)時(shí)間為4 7秒，間隔時(shí)間為9 17秒，每
個(gè)脈沖相對(duì)前一個(gè)脈沖降低9 19。％，脈沖總個(gè)數(shù)為60個(gè)，則采用合理的超級(jí) 容量，現(xiàn)場(chǎng)只需要原功率的1/3 1/5，即為800 480千瓦。利用消磁前30分 鐘和輸出脈沖的間隔時(shí)間對(duì)超級(jí)電容充電，可以實(shí)現(xiàn)輸出脈沖的多次循環(huán)。
本發(fā)明的另一個(gè)具體應(yīng)用是增加超級(jí)電容的容量，直接利用軍艦自身的發(fā) 電機(jī)，小功率長(zhǎng)時(shí)間對(duì)超級(jí)電容充電儲(chǔ)能，進(jìn)一步減少實(shí)時(shí)功率需求，輸出大 電流對(duì)軍艦自身消磁，這就構(gòu)成了專用于艦載消磁機(jī)，可以用于軍艦和潛艇。
本發(fā)明涉及的超級(jí)電容消磁機(jī)和艦載消磁機(jī)在軍事上有著非常重要的戰(zhàn)略 意義。
權(quán)利要求
1、一種艦用超級(jí)電容消磁機(jī)的主要技術(shù)特征是采用超級(jí)電容儲(chǔ)能的方法，在消磁機(jī)裝有一定數(shù)量的超級(jí)電容，通過IGBT構(gòu)成的H橋，把現(xiàn)場(chǎng)電源的能量和超級(jí)電容上儲(chǔ)存的能量一起輸出，減少了消磁時(shí)的實(shí)時(shí)功率。
2、 一種如權(quán)利要求l所述的艦用超級(jí)電容消磁機(jī)它有恒流單元、超級(jí)電容組單元和IGBT構(gòu)成的H橋等單元電路組成；恒流單元輸出與超級(jí)電容組連接后 作為H橋的電源；為增大容量，輸出采用若干個(gè)H橋，所有H橋經(jīng)電感L并聯(lián)輸出。
3、 一種如權(quán)利要求l所述的艦載超級(jí)電容消磁機(jī)它有恒流單元、超級(jí)電容組單元和IGBT構(gòu)成的H橋等單元電路組成；恒流單元輸出與超級(jí)電容組連接 后作為H橋的電源；為增大容量，輸出采用若干個(gè)H橋，所有H橋經(jīng)電感L并 聯(lián)輸出；用艦上現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)對(duì)超級(jí)電容充電儲(chǔ)能，短時(shí)輸出大電流。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于艦用超級(jí)電容消磁機(jī)，采用超級(jí)電容儲(chǔ)能的方法，減少現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)功率，屬于軍事裝備。本發(fā)明的消磁機(jī)原理如

圖1，由隔離變壓器TB和變壓器監(jiān)控單元TBCE、恒流單元POW和監(jiān)控單元POCE、超級(jí)電容組單元CAP和監(jiān)控單元CAPCE、電流換向電流控制單元IGBTS和監(jiān)控單元IGBTCE、控制單元CTR和計(jì)算機(jī)COMP等十個(gè)單元電路組成。由變電站或發(fā)電機(jī)來的交流電源，送入隔離變壓器TB，輸出給恒流恒壓?jiǎn)卧狿OW，該單元輸出合適的電壓和電流，并聯(lián)在超級(jí)電容單元CAP上，再由IGBT構(gòu)成的H橋單元IGBTS，實(shí)現(xiàn)輸出電流換向和控制電流大小。
文檔編號(hào)H01F13/00GK101106009SQ20071011230
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者薛建仁 申請(qǐng)人:薛建仁