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基于移相全桥模块串联的阳极电源的研究

作　者: 周小勇
导　师: 王毅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 阳极电源移相全桥模块串联隔离反馈
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要

随着人类对宇宙外太空探索的不断深入，作为探测载体的各种航天器、卫星、探测器的性能要求也随之不断提高。传统的化学推进方式由于其有效负荷较小，限制了深空探测技术的进一步发展，电推进作为一种新型的推进技术则可以很好的满足需求。本课题拟设计一款电推进系统阳极电源，针对阳极这一特殊负载进行特性分析，并通过其特性研究针对性的控制方法。本文在对霍尔推进器阳极这个特殊电源负载进行分析的基础上，参考了目前其他各国在阳极电源所选用的设计方案，通过不同隔离型拓扑的应用范围的比较，确定了本课题拟采用的主功率拓扑。为了保证电路的高可靠性，本文对阳极电源电压环的设计采用隔离反馈环路控制，并分析和研究了不同方式的隔离反馈方案的优缺点，并最后确定方案，使功率电路的原副边实现了电气隔离。在阳极电源的控制电路的设计上，本文针对阳极电源特殊的V-I特性曲线设计了特定的控制电路，实现了对阳极电源输出电流、电压的控制和对电路的保护。在环路参数的设计上，运用小信号建模对阳极电源主功率拓扑进行分析计算，从数学上给出环路设计的依据，并对其进行软件仿真以确定其可行性和科学性。在硬件电路上的设计上，本文考虑了基本的EMC措施，从不同的方面阐述了EMI的产生和对应的解决办法，为硬件电路的正常工作奠定了基础。在对电路进行理论和数学上分析后，本文对阳极电源的硬件电路参数进行设计和电路仿真，并对相关的重要元器件参数进行了数学推导和计算，最后以前文的分析和研究计算为基础，对电路进行仿真并最终搭建实物电路进行实验测试。大量的仿真分析和硬件电路实验验证了本课题所采用的阳极电源设计方案的可行性，在各个功率等级条件下，电路均能正常稳定工作，各项指标均能满足要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 研究目的与意义  9-11
  1.3 国内外研究和应用现状  11-17
    1.3.1 阳极电源的拓扑结构概述及主要技术特性  11-12
    1.3.2 阳极电源的国内外研究与应用现状  12-15
    1.3.3 主要研究内容  15-17
第2章主功率拓扑结构及整体电路方案的设计  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 阳极电源的技术指标要求  17-18
  2.3 主功率拓扑的选择及分析  18-20
  2.4 整流电路的设计  20-22
  2.5 隔离反馈方案设计  22-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章控制环路的设计与仿真  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 控制环路结构的设计  27-28
  3.3 补偿环路设计  28-34
  3.4 硬件电路的布局及其抗干扰处理  34-37
    3.4.1 接地  34-35
    3.4.2 旁路  35-36
    3.4.3 滤波  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章硬件电路及参数的设计  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 阳极电源的硬件电路设计  38-41
    4.2.1 峰值电流采样电路的设计  38-40
    4.2.2 驱动电路的设计  40-41
  4.3 阳极电源主功率拓扑的主要参数设计与计算  41-48
    4.3.1 输入阻尼滤波器的设计  41-43
    4.3.2 主功率开关管的选型  43-44
    4.3.3 整流二极管的选型  44
    4.3.4 主功率变压器的设计及优化  44-46
    4.3.5 输出滤波电感值的计算  46-47
    4.3.6 输出滤波电容的计算  47-48
  4.4 阳极电源的仿真及分析  48-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章实验结果分析  51-60
  5.1 引言  51
  5.2 单模块实验测试  51-54
  5.3 模块串联实验测试  54-56
  5.4 电路损耗分析与计算  56-59
    5.4.1 主功率开关管的损耗计算  56-57
    5.4.2 整流二极管的损耗计算  57
    5.4.3 变压器的损耗分析  57-59
    5.4.4 输出滤波电感的损耗分析  59
  5.5 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

基于移相全桥模块串联的阳极电源的研究

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