星载大功率低压脉冲电源的研究

发布时间：2017-08-13 06:09

  本文关键词：星载大功率低压脉冲电源的研究

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【摘要】：固态雷达发射机具有寿命长、供电电压低和工作方式灵活等特点,已得到广泛应用。本文针对大功率的卫星固态雷达系统,研究其大功率低压脉冲电源,其关键是保证输出电压脉内顶降足够低,以保证雷达系统的性能;输入电流脉动量需要尽可能的小,以避免卫星电源系统母线电压产生大的波动影响其它负载设备的正常工作;同时减小脉冲电源的体积和重量,以增加卫星的有效载荷并降低运行成本。本文首先提出星载雷达用大功率低压脉冲电源的结构,它由全桥变换器和Buck/Boost双向变换器组成,其中Buck/Boost双向变换器并联在电源输出端,以提供输出功率中的脉动分量。通过增大双向变换器中储能电容电压纹波以大幅减小电容的体积和重量。论文给出了双向变换器储能电容和电感的设计方法。从滤波电感支路闭环阻抗的角度分析了全桥变换器输入电流脉动的抑制方法,并采用电压电流双闭环控制,大幅增大电感支路闭环阻抗幅值,从而减小输入电流脉动。针对Buck/Boost双向变换器,本文引入电感电流基准前馈控制,大大减小了电感电流的跟踪误差,有效降低了输出电压的脉内顶降,并给出了双向变换器电压环和电流环调节器的设计方法。最后在实验室研制了一台输出峰值功率为2kW,脉冲频率为150Hz~300Hz的原理样机,通过对比不同控制方法下脉冲电源的实验结果,验证了本文理论分析的正确性。利用本文提出的控制方法,该脉冲电源能够满足星载大功率低压脉冲电源的各项设计指标要求。
【关键词】：固态雷达 脉冲电源 全桥变换器 双向变换器 前馈控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V442
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 卫星电源系统的概述14-15
• 1.2 雷达发射机的发展概述15-16
• 1.3 固态雷达发射机的原理与供电电源16-18
• 1.3.1 固态雷达发射机的原理16-17
• 1.3.2 固态雷达发射机的供电电源17-18
• 1.4 大功率星载固态雷达脉冲电源的设计要求18-19
• 1.5 本文的主要研究内容及意义19-21
• 1.5.1 本文的主要研究内容19-20
• 1.5.2 本文的研究意义20-21
• 第二章 脉冲电源的拓扑结构选择及参数设计21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 以输出滤波电容为储能单元的脉冲电源21-22
• 2.3 基于双向变换器的脉冲电源22-27
• 2.3.1 双向变换器储能电容的设计22-25
• 2.3.2 双向变换器电感的设计25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 全桥变换器输入电流脉动的抑制方法28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 全桥变换器输入电流与输出滤波电感电流的关系28-29
• 3.3 单电压环控制时输入电流脉动的抑制方法29-33
• 3.4 电压电流双闭环控制时输入电流脉动的抑制方法33-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 Buck/Boost双向变换器的控制方法38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 Buck/Boost双向变换器的基本控制方法38-42
• 4.3 基于双向变换器电流基准前馈的控制方法42-46
• 4.3.1 双向变换器电流基准前馈控制方法的原理42-43
• 4.3.2 双向变换器电流基准前馈控制方法的实现43-46
• 4.4 双向变换器电流基准前馈控制的环路设计46-51
• 4.4.1 Buck/Boost双向变换器的小信号建模46-47
• 4.4.2 非线性环节的线性化处理47-49
• 4.4.3 电流调节器参数设计49-50
• 4.4.4 电压调节器参数设计50-51
• 4.5 仿真验证51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 星载大功率低压脉冲电源的研制53-66
• 5.1 引言53
• 5.2 移相全桥变换器的设计53-59
• 5.2.1 高频变压器的设计54-55
• 5.2.2 谐振电感的设计55-56
• 5.2.3 全桥输出滤波电感的设计56-57
• 5.2.4 输出滤波电容的设计57-58
• 5.2.5 主开关管的选择58-59
• 5.2.6 全桥原边箝位电路的设计59
• 5.2.7 副边整流管的选择59
• 5.3 Buck/Boost双向变换器的设计59-60
• 5.3.1 Buck/Boost双向变换器储能电容的设计59
• 5.3.2 Buck/Boost双向变换器电感的设计59-60
• 5.3.3 Buck/Boost双向变换器开关管的选择60
• 5.4 实验验证60-65
• 5.4.1 全桥变换器单电压环且双向变换器无前馈控制时的实验波形61-62
• 5.4.2 全桥变换器电压电流双闭环且双向变换器无前馈控制时的实验波形62-63
• 5.4.3 全桥变换器电压电流双闭环且双向变换器加入前馈控制时的实验波形63-64
• 5.4.4 不同控制策略实验结果的比较64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 结束语66-67
• 6.1 本文的主要工作66
• 6.2 下一步要完成的工作66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 硕士期间发表的学术论文及参与的科研项目71

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本文编号：665768