5kW离子电推进大功率屏栅电源的设计研究

本文针对航天器用5kW离子电推力器核心供电模块屏栅电源的技术需求,采用移相全桥技术设计了低电压输入高电压输出的大功率屏栅电源模块。对比分析了ZVS和ZVZCS两种移相全桥方案后,得出ZVZCS更适合于电推进屏栅电源的设计。提出了ZVZCS移相全桥变换器CDD无损缓冲电路中辅助电容的设计方法,论述了屏栅电源功率级和控制电路的设计过程。通过实物产品验证表明：采用ZVZCS移相全桥技术设计的屏栅电源模块能在较宽的负载范围内实现超前桥臂和滞后桥臂的软开关,提高了变换器的效率;采用CDD无损缓冲电路能辅助实现滞后桥臂的零电流关断,降低原边电流的损耗,同时降低高压整流管的电压应力。在具备完善的输入滤波,浪涌抑制及母线开关等功能以后,最大功率下效率在95%以上。     

离子推力器小功率正高压屏栅电源研究

为了设计一种适用于小功率离子推力器的小功率正高压屏栅电源,本文提出了一种前级降压斩波电路后级全桥LLC谐振及全波倍压整流的两级式拓扑结构。在该主电路的基础上,设计了控制电路,并开展了试验研究。试验结果表明：设计的正高压屏栅电源在输入电压42 V、输出负载12.52 kΩ时,输出电压和输出功率分别为1050 V、88 W,且输出电压误差范围控制在2%以内,屏栅电源效率为90.44%。对于输出正负极高压短路、瞬时加减载具有自恢复功能。研究证明了该两级式拓扑结构的可行性,从而提供了一种小功率正高压屏栅电源的设计方法,对小功率离子推力器的发展具有推动作用。     

脉冲等离子体推力器电源处理单元技术研究

为了进一步提高脉冲等离子体推力器点火的可靠性和使用寿命,采用理论计算和地面试验的方法,设计了一款可应用于立方体纳卫星脉冲等离子体推力器放电能量为2.6J的电源处理单元,其放电点火电路是基于LC振荡电路,且对放电点火电路的性能、开关管的电流应力和整个电源处理单元的稳定可靠性进行了研究。结果表明:LC振荡放电点火电路中,开关器件的电流应力较小,提高了整个电路的可靠性;该放电点火电路在输入电压800V时,点火电流的峰值可达到100A～150A,这种大电流放电有助于清除火花塞表面的积碳。     

脉冲等离子体推力器电源处理单元技术研究

为了进一步提高脉冲等离子体推力器点火的可靠性和使用寿命，采用理论计算和地面试验的方法，设计了一款可应用于立方体纳卫星脉冲等离子体推力器放电能量为2.6J的电源处理单元，其放电点火电路是基于LC振荡电路，且对放电点火电路的性能、开关管的电流应力和整个电源处理单元的稳定可靠性进行了研究。结果表明：LC振荡放电点火电路中，开关器件的电流应力较小，提高了整个电路的可靠性；该放电点火电路在输入电压800V时，点火电流的峰值可达到100A～150A，这种大电流放电有助于清除火花塞表面的积碳。     

一种新型电解电源设计及其实验研究

从电解电源的高频高效化、绿色化、数字化及智能化的发展方向出发,利用电流增强原理,设计了一种开关管带并联辅助网络的零电压全桥软开关电路拓扑,具有节能增效、可靠性高的优点.采用TMS320LF 2407A为核心控制芯片.得到了全桥移相PWM输出波形,并设计了反馈信号调理电路与后端驱动电路,电路形式简单紧凑,实现了软开关电解电源的全数字化控制.     

并联H桥DC/DC变换器软开关技术研究

与传统的Buck电路相比,基于H桥并联的DC/DC变换器可以实现电压的双极性输出和故障时的冗余控制,非常适合用于大功率电动机正反转控制的场合。分析了并联H桥型DC/DC变换器的结构组成和双脉宽调制(PWM)模式。为了降低双脉宽调制下H桥型DC/DC变换器的开通和关断损耗,对无源软开关技术进行了分析,重点探讨了RCD缓冲电路和最小应力缓冲电路之间的性能差异,指出最小应力软开关技术可以获得更好的软开关性能,并就将其用于双脉宽调制下的并联H桥DC/DC变换器进行了仿真研究。仿真结果表明:最小应力软开关技术用于双脉宽调制下并联H桥DC/DC变换器时,可以实现开关管的零电压开通和零电流关断。     

三栅极离子推力器电子反流失效影响参数的敏感性研究

电子反流失效模式是离子推力器关键失效模式之一,决定推力器工作寿命。为明确各参数对电子反流失效模式的影响程度,确定加速应力,为地面加速寿命实验验证方案和长寿命优化设计提供数据支持,采用Hybrid-PIC-MCC (Particle in Cell-Monte Carlo Collision)方法,构建了三栅极系统数值仿真模型。采用模型研究了地面真空舱本底压力、屏栅电压、加速栅电压、屏栅与加速栅间距、屏栅上游等离子体密度和放电室工质利用率等参数的影响敏感度对比。研究结果显示,真空舱本底压力可以作为加速寿命试验的首选加速应力,在推力器结构和工作本征参数中工质利用率为最敏感应力,其次是屏栅电压、屏栅上游等离子体密度、加速栅电压、屏栅和加速栅间距。     

三栅极离子推力器电子反流失效影响参数的敏感性研究（空间推进专刊）

针对电子反流失效模式主导的三栅极离子推力器加速寿命试验加速应力选择及长寿命优化,需要开展影响参数的敏感性对比研究,采用Hybrid-PIC-MCC（Particle in Cell- Monte Carlo Collision）方法,构建了三栅极系统数值仿真模型。采用模型研究了地面真空舱本底压力、屏栅电压、加速栅电压、屏栅与加速栅间距、屏栅上游等离子体密度和放电室工质利用率等参数的影响敏感度对比。研究结果显示真空舱本底压力可以作为加速寿命试验的首选加速应力,在推力器结构和工作本征参数中工质利用率为最敏感应力,其次是屏栅电压、屏栅上游等离子体密度、加速栅电压、屏栅和加速栅间距。研究结果为三栅极离子推力器地面加速寿命试验验证方案设计和长寿命优化设计提供了数据支持。     

射频离子推力器放电与引出特性调节规律仿真与试验研究

获得射频离子推力器放电与引出特性调节规律,是制定性能调节控制优化算法的核心问题。为了获得射频离子推力器放电与引出特性,采用数值计算与试验研究的手段,对LRIT-40射频离子推力器放电与引出特性调节规律开展了研究。研究结果表明:模型能够正确描述放电与引出特性调节规律;射频功率适合作为精调参数,用于连续平滑地调节性能;屏栅电压调节存在明显拐点,当屏栅电压低于拐点,可配合射频功率对性能进行精调;当屏栅电压高于拐点,适合作为快速响应调节参数;65W～85W射频功率、800V～1500V屏栅电压能够实现推力1.5mN～4.7mN,比冲1300s～3920s宽范围调节,制定性能调节优化控制算法时,应根据需要选取最小参数调节区间。     

阳极电流和屏栅电压对5kW离子推力器性能的影响

为了研究5kW离子推力器功率宽范围工作能力,采用试验的方法得到阳极电流和屏栅电压与其性能的影响关系。研究结果表明：离子束流随阳极电流增大呈线性增大。当屏栅电压增加时,推力器离子束流先增加然后趋于稳定,加速栅电流单调减小。推力随功率增大呈线性增长,比冲随功率的增大呈非线性增长,在功率308W~4813W下实现了推力12mN~184mN,比冲1817s~3538s, 效率34%~67%的宽范围调节。同时推力器效率随功率增大逐渐增大,并在2902W时存在明显拐点,在实际在轨应用中要根据任务需求确定最佳工作区间提高推力器性能和效率。     

高效切削与高完整性加工技术

高效加工是满足日益提高的产品精度和生产效率要求的必要措施.选择合适的高效切削加工工艺和高完整性加工技术,可以在大幅降低生产成本的同时实现加工工件的高尺寸精度和高表面完整性.对高效切削加工工艺及高完整性技术进行综述,介绍和分析包括高速切削技术、复合加工技术、先进加工刀具、高效冷却技术和新型高完整性加工原理及其技术应用.研究表明,切削高速度、刀具高效率、机床高复合、冷却高环保以及新型高完整性加工技术是高效切削及切削后续工艺的重要发展方向.     

组合式高阻箱及高压表检定装置

介绍一种既是高压分压箱 ,又是高值电阻器的装置。它与通用型的 QJ36电桥、检流计、高压电源一起组成了一台高阻箱、高压表检定装置 ,适合于省、局级计量机构及大型企业计量机构使用。     

高速铣削高强度钢时切削力影响因素析因与偏回归研究

研究了一定范围内高速端面铣削某新型高强度钢材料(>HRC42,抗拉强度σb>1.2GPa)过程中切削力的变化规律,并从切削变形机理上进行讨论与分析。通过L8(23)析因分析与偏回归分析,考察切削用量对铣削力的交互影响规律,使用残差分析与最小二乘法等统计方法,建立切削力与切削用量经验公式。     

高频基片复合材料的研究进展

介绍了电路组装技术对基片的性能要求、性能影响因素及基片设计原则，评述了高频基片复合材料的发展现状，并提出未来研究工作的重点。     

高温基线密封研究进展

介绍了高温基线密封的使用需求、结构和材料选择、设计、模拟分析以及试验装置的发展;并结合具体的使用背景,以Shuttle orbiters和X-38上使用的控制面基线密封件为例,介绍了NASA在研制高温基线密封金属弹簧管的过程中,高温金属弹簧管的材料选择、结构设计和性能测试.     

高可用基础架构技术研究

不断增长的网络负载要求服务器高可用势在必行,而服务器高可用取决于硬件和系统结构2方面。在系统结构层面,主要通过负载均衡、服务器N+1备份、双机热备等模式来实现开放平台应用服务器的高可用性。     

一种高性能小型化铷钟的研制

为满足未来微小卫星等空间应用对铷原子钟小型化、高指标的要求,成都天奥电子股份有限公司采用陶瓷填充谐振腔、6.8GHz锁相倍频、数字温控等技术,研制出了一种体积约300mL的微小卫星星载铷钟原型样机。经初步测试,常温常压下该铷钟秒稳定度优于3×10~(-12),万秒稳定度优于1×10~(-13);在真空条件下天稳定度优于5×10~(-14),天漂移率优于5×10~(-13)。同时给出了设计方法及环境试验的结果。     

难加工材料精密孔高效珩磨技术研究进展

珩磨技术凭借加工精度高、材料去除率大的优势,广泛应用于精密孔加工.航空发动机广泛采用高温合金、钛合金、不锈钢等航空难加工材料,其难加工性降低了珩磨加工的材料去除及误差修正能力,限制了珩磨工艺在航空发动机精密孔加工中的进一步应用.为突破难加工材料珩磨工艺瓶颈,对难加工材料珩磨工艺特性进行分析,并以高效精密珩磨工艺及工具为切入点,归纳了航空难加工材料精密孔高效珩磨技术现状,并对其发展趋势进行了预测.     

高精度力值计量巡回标准的研制

摘要根据巡回标准的特殊要求,以应用实例详细介绍了高精度力值计量巡回标准的研制方案。实例中采用McS51单片机、∑-△型A／D芯片、精密参考电源、液晶显示屏模块等,经对数据采集部分的分析估算,得出该标准具有1×10^-4的高精度,分辨率可达满量程的1．2×10^-7。具有结构简单、成本低、接口方便、便携等优点。     

在高速碰撞条件下应用的新合金

介绍了一种能在高速碰撞条件下工作的新合金。试验表明,该合金承受高速碰撞能力比以前应用的材料有较大提高,可广泛推广使用。