Схема для моделирования показана на Рис.1.
Рис.1
Блоки под названием Inductor - подсхемы с индуктивностью, резистором и встречным диодом. VT2,3 переключают столбцы матрицы, VT3,4 - строки. В работе схемы четыре такта - по числу катушек. Порядок включения 1 - 2 - 3 - 4. Количество ключей, которое понадобится для управления 30-ю ступенями - 11, что почти втрое меньше, чем в классической схеме с нижним ключом у каждой ступени. На метровом стволе можно разместить минимум 50 ступеней с датчиками положения, а при такой схеме это всего-лишь 14 ключей. Можно снижать энерговклад каждой отдельной ступени, уменьшая тем самым требования к ключам по току.
Первое, с чем я столкнулся при моделировании - сообщение об ошибке "Timestep too small". Нашел древнюю статью про протел99, где описана методика построения правильных моделей и борьбы с несходимостью расчета. Какая бы древняя она не была, Spice остался тем же. Метода помогла, модель считается. Транзисторы поменял на IGBT, чтобы работать с высоким напряжением.
Параметры ступеней определяются по результатам моделирования скриптом Евгения. Начинаю с 450В на конденсаторе и скорости пули 0.1м/с. Параметры в Табл.1.
N | Конечная скорость | Приращение энергии, Дж | КПД , % | Макс ток,А | Напряжение,В | L, мкГн | R, мОм | Время вкл, мкс |
1 | 40,26 | 0,487 | 0,75 | 346 | 450 | 560 | ||
2 | 57,08 | 0,49 | 1,36 | 461 | 430 | 285 | ||
3 | 70 | 0,49 | 1,6 | 434 | 415 | 130 | 738 | 270 |
4 | 80,64 | 0,48 | 1,84 | 411 | 405 | 250 | ||
395 | ||||||||
Итого | 80,64 | 1,947 | 1,11715976 | 461 | ||||
Потрачено, Дж | 174,28125 |