全电装置可靠性优化方案

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：早期的电传动技术没有达到大规模应用的水平，其原因主要包括：电传动装置的体积和质量大。电传动装置的能量效率差。现有的全电坦克炮控系统均采用电流环、速度环和位置环的三环结构。电动机的测速传感器得到的反馈速度和给定速度构成速度环，陀螺测量的反馈位置和操纵台设定的给定位置构成位置环。图2.1全电炮控系统组成原理框图

近年，由于交流发电机、输配电等技术的飞跃发展，使得电传动技术在坦克上的应用具有了合理性。

早期的电传动技术没有达到大规模应用的水平，其原因主要包括：

（1）电传动装置的体积和质量大。

（2）电传动装置的能量效率差。经过精细加工的机械式变速箱，动力损失可以降低，但对电传动来说，发电、输电、驱动等各个环节，动力损失不可避免。

（3）早期的电传动坦克，车辆的操纵采用控制直流电动机转速的方式，为此需要在电路中加入可变电阻，这样会使一部分电能变为热量而消耗掉，不仅损失了能量，还产生了散热等问题。(https://www.chuimin.cn)

（4）当发电机效率变差时，为了进行电能再分配，需要有复杂的电路来保证。此外，还应该使电动机接收的电能不超过规定的最大发电能力，这也是一个技术难题。

进入20世纪80年代，与电传动相关的技术取得了长足的进步，使得电传动装置效率有所提高，并不比机械传动装置的效率低，而且坦克的各个独立系统都与电能发生联系，比起单纯的电传动坦克要更加合理，使全电坦克炮控系统的研制成为可能。

现有的全电坦克炮控系统均采用电流环、速度环和位置环的三环结构。全电炮控系统[28-31]由操纵台、伺服控制箱、配电盒、高精度方向机、方位电动机、滚珠丝杠传动机构、高低电动机、炮控电气系统电路和陀螺仪等组成。全电炮控系统原理框图如图2.1所示。系统工作大概过程是：上位机和人员操纵台均可调炮，但在任意时刻只能有一个起作用，它的切换由上位机决定。操纵台设定给定速度，经数字积分后得到给定位置参量，该位置参量与速率陀螺的速度反馈信号积分得到反馈位置，同时相减得到位置差；给定速度、反馈速度和位置差经过调节器运算后得到给定电流；空间矢量PWM波形发生器构成电流调节器产生PWM波形，PWM波形送至功率变换单元，产生三相交流电来驱动方位电动机，最终转化为火炮的旋转运动。电动机的测速传感器得到的反馈速度和给定速度构成速度环，陀螺测量的反馈位置和操纵台设定的给定位置构成位置环。在这种结构中，由于存在速度环，故可以扩大调速范围、降低精瞄速度、提高瞄准精度，实现较好的控制效果。炮控系统是火控系统的末端，虽然许多新技术在控制主线前端的应用可明显提高系统的性能，但它们在控制精度乃至系统反应速度上的效果，最终由末端上炮控系统的控制效果来体现。而我国现装备坦克火控系统的性能正是受限于炮控系统的发展，如何进一步提高炮控系统的性能是我国急需解决的难题。

图2.1　全电炮控系统组成原理框图

全电装置可靠性优化方案

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