Схема принципиальная представлена на Рис.1. Номиналы оставлены прежние.
Рис.1
На Рис.2 графики напряжения на конденсаторе и тока через катушку. Видно, что в момент времени А напряжение на конденсаторе начинает расти, в то время как ток через катушку падает. За 150 мкс энергия, запасенная в катушке, переходит обратно в конденсатор. Посчитаем, насколько возрастет КПД для конкретной системы в сравнении со схемой без рекуперации.
Рис.2
Без рекуперации (результаты расчета скрипта):
Энергия конденсатора начальная, Дж = 45.125. Энергия конденсатора конечная, Дж = 29.11953865322914. Энергия пули конечная, Дж = 0.2141389780468402
КПД = 1.3379 %
С рекуперацией:
Энергия конденсатора до рекуперации, Дж = 27,328963805
Энергия конденсатора после рекуперации, Дж = 28,63428488
Т.е. для данной системы применение схемы с рекуперацией дает возврат энергии в конденсатор 7.33% от затраченной, что при той же энергии пули 0.214 Дж дает прирост КПД с 1.2033% до 1.29854%, что не оправдывает затраты на второй ключ и усложненную систему управления.
На Рис.3 показаны те же графики для 11 разных индуктивностей. Как и ожидалось, при увеличении индуктивности максимальный ток падает, а время возврата энергии в конденсатор возрастает. Для катушки с индуктивностью 550мкГн энергия конденсатора до рекуперации 40.81199858 Дж, после - 43.19293568 Дж, т.е. возвращается 55% затраченной энергии. Отличный результат, если закрыть глаза на очень малый энергетический вклад ступени. Энергия пули после выстрела при том же КПД будет ничтожно малой, а это значит, что потребуется большое количество ступеней. Либо можно поднять напряжение конденсатора, но это очень серьезно удорожит транзисторы. Если КПД был 1.2%, то станет всего лишь 1.8% - на 55% больше...
Энергия, выделяемая в виде тепла на сопротивлении катушки снизилась благодаря этой схеме на 2.2%. Правда, различие будет меняться вместе с сопротивлением шунта, в моей модели сопротивление очень маленькое.
Рис.3
В конце статьи автор пишет: "Где К1-К4 - ключи (MOP, тиристоры и т.д.) значения не имеет, зато напряжение в два раза меньше"Рассмотрим напряжения на ключах - Рис.4. В выключенном состоянии напряжение конденсатора действительно делится пополам между ключами. Когда ключи открыты, падение на них близко к 0. После выключения оба ключа оказываются под полным напряжением конденсатора, которое успело немного снизиться. Если применить ту же схему, но с зашунтированной обратным диодом катушкой, то действительно, транзисторы оказываются под вдвое меньшим напряжением, чем в схеме с одним ключом.
Рис.4
Вывод: схема работает и позволяет немного поднять КПД, стоит её применять или нет - зависит бюджета.