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飞轮脉冲电源是一种新型的基于飞轮储能技术的机械式脉冲电源,与其他脉冲电源相比在储能密度、响应速度以及寿命等几个方面综合起来具有一定的优势。当飞轮脉冲电源作为直流电源时,首先需要解决的是在减速放电过程中保持输出电压或电流稳定的问题。以此为目的,本文研究了飞轮脉冲电源的恒压和恒流放电的控制策略,主要内容如下: 1、分析介绍了飞轮脉冲电源的基本工作原理,根据样机的特点建立了放电工况下飞轮电机的数学模型,并基于Matlab/Simulink/Stateflow建立自由放电仿真模型,研究自由放电时飞轮转速、机端电压和电流下降趋势。 2、通过比较分析,本文选择采用控制Boost变换器的方法实现飞轮脉冲电源的恒压放电,依此设计了恒压放电主电路,并建立了Boost变换器的数学模型,采用PID控制对Boost变换器进行控制。最后采用Matlab/Simulink/Stateflow搭建了恒压放电仿真模型进行仿真研究,分析系统在负载及指令电压变化时输出电压波形的变化情况,验证飞轮脉冲电源恒压放电模型的有效性及对扰动的抑制能力。 3、通过比较分析,本文选择采用控制逆变器的方法实现飞轮脉冲电源的恒流放电,依此设计了恒流放电主电路,对全桥逆变器建立了小信号模型,并在此基础上设计了电路的控制系统。控制系统通过直接控制逆变器输出变量的方法来避免电机侧整流器输出电压对输出电流的影响。最后利用Matlab/Simulink/Stateflow搭建了恒流放电仿真模型,分析系统在仿真中负载及指令电流变化时输出电流波形的变化情况,验证所提出的飞轮脉冲电源恒流放电模型的有效性及对扰动的抑制能力。