宽输出高效率的中小功率霍尔推进器阳极电源研究

发布时间：2020-12-24 00:52

　　霍尔推进器具有体积小、比冲高和可实现推力灵活调节的优点,搭载中小功率霍尔推进器的小卫星可执行轨道维持和精准姿态调节等任务,可实现无拖曳控制。然而,现有的霍尔推进器电源处理单元阳极电源的成熟拓扑方案不适用于中小功率应用场合。针对中小功率霍尔推进器的应用范围和在执行任务时对推进性能的需求,本文研制了一种宽功率范围、宽电压输出、高效率和高动态响应的阳极电源,主要从拓扑方案的分析与研究、主电路参数的研究与设计、闭环控制性能与可靠性的分析和样机工作性能的测试与优化四个方面进行深入研究。针对中小功率霍尔推进器对阳极电源宽范围输出和高效率的要求,采用了一种有源箝位正反激拓扑阳极电源新方案。分析了该拓扑的工作原理,设计了移相全桥成熟方案的拓扑参数,对二者的软开关情况和升压范围进行了实验分析和验证。对比分析了二者在本文技术要求下的适用性和优劣势,确定了新方案更适合作为本文研究的阳极电源拓扑方案。为了实现阳极电源较宽的升压范围,采取了一种变换器参数优化设计的实用方法。对有源箝位正反激谐振拓扑展开了详细的稳态分析,推导出稳态工作时的电路状态表达式,并通过实验验证了推导的正确性。推出了变换器软开关条件和工作占... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究的背景和意义
    1.3 国外内研究现状及分析
        1.3.1 霍尔推进器阳极电源的研究现状
        1.3.2 中小功率隔离升压拓扑的研究现状
        1.3.3 正反激拓扑的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 霍尔推进器阳极电源方案研究
    2.1 引言
    2.2 阳极电源的性能要求
    2.3 有源箝位正反激谐振变换器方案
        2.3.1 正反激拓扑原理分析
        2.3.2 仿真实验
    2.4 移相全桥变换器方案
        2.4.1 移相全桥拓扑参数设计
        2.4.2 仿真实验
    2.5 方案对比分析
    2.6 本章小结
第3章 正反激变换器稳态分析与参数设计
    3.1 引言
    3.2 变换器稳态特性研究
        3.2.1 稳态运行状态推导
        3.2.2 分析结果验证
        3.2.3 软开关条件
        3.2.4 占空比限制
    3.3 拓扑参数的优化设计
        3.3.1 变压器参数
        3.3.2 谐振参数与开关周期
        3.3.3 箝位电容参数
        3.3.4 功率器件与参数汇总
    3.4 本章小结
第4章 变换器系统的闭环设计
    4.1 引言
    4.2 变换器频域分析与补偿设计
        4.2.1 频域特性分析
        4.2.2 补偿网络设计
    4.3 变换器闭环性能测试
    4.4 蒙特卡洛容差分析
    4.5 本章小结
第5章 原理样机实验与分析
    5.1 引言
    5.2 样机系统与测试平台
    5.3 样机实验
        5.3.1 运行状态和软开关性能测试
        5.3.2 增益范围和负载调整率测试
        5.3.3 效率测试
    5.4 主电路损耗计算与分析
        5.4.1 功率开关管损耗
        5.4.2 功率二极管损耗
        5.4.3 磁性元件损耗
        5.4.4 损耗分布分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：2934660