一种卫星用浪涌电流抑制电路的设计与分析

为防止容性设备产生的浪涌电流对整星供电系统的危害,提出一种卫星上常用的浪涌电流抑制电路,并对该电路的设计进行详细说明,最后,通过具体案例说明浪涌电流抑制电路的重要性和有效性。     

航天继电器触点粘连故障机理分析及保护技术

文章针对卫星供配电系统功率继电器接通瞬间浪涌电流导致触点粘连故障进行研究,分析电路导致浪涌电流的机理,并对一种继电器触点浪涌抑制保护电路开展分析和试验测试,提出有效消除继电器触点粘连故障的方案。研究结果对帮助指导航天继电器的使用,提高航天继电器在轨应用的可靠性和安全性具有重要意义。     

一种星载多路输出电源控制环路设计

由于星载多路输出电源工作过程对稳定性要求较高，工程上很难建立准确的环路模型，针对设计难点，提出了基于开关网络平均建模法的BUCK+半桥多路输出变换器闭环控制方案，结合具体电源指标对参数进行了验证，结果满足设计要求，该电源控制环路设计对于卫星二次电源工程应用具有一定的指导意义。     

防空导弹武器系统雷电浪涌的防护

介绍了浪涌的成因及武器系统产生浪涌的主要原因。指出在导弹阵地采用防雷系统措施的同时 ,武器系统要利用接地网系统消减雷电产生的地电压反击 ,在电源系统中接入 3× 1+1防雷器 ,选用适当的保护空气开关防止雷电浪涌侵入 ,在通信网络中增加浪涌抑制二极管防止线路上的尖峰脉冲。最后确定了选择雷电浪涌防护器的依据和主要原则     

航天器开关电源差模滤波器设计方法研究

航天器DC-DC开关二次电源作为星上功率电子设备,既是重要的电磁干扰源,也是易受电磁干扰的设备,其电磁兼容性设计尤为重要.开关电源差模滤波器对传导干扰有着较好的抑制作用,是开关电源不可或缺的组成部分,其稳定性、可靠性和有效性是设计的关键.文章主要讨论了开关电源在低频干扰模式下的负阻抗特性,以及负阻抗模式下的不稳定原理和稳定原则.基于滤波器输入电压干扰抑制和反射电流干扰抑制的互偶原理,提出了LC滤波器参数设计流程.设计了一种基于滤波电容器电压波动幅值的LC滤波器参数计算方法,并给出了合理的滤波器失配裕量.该方法具有稳定性高和可靠性高的特点,特别适用于宇航二次电源高可靠需求.最后,依据上述流程和方法设计了一个开关电源模块,并顺利通过了EMC测量验证.     

航天继电器浪涌电流作用下电接触寿命研究

近年来,卫星上的航天继电器在使用过程中发生了多次触点粘连故障,经分析发现,虽然在继电器设计中均根据其稳态工作电流进行了一级降额设计,但由于非纯阻性负载的存在,继电器在通断瞬间均存在一定程度的浪涌电流,该浪涌电流可以使触点迅速熔蚀,甚至熔焊失效。文章针对继电器接通瞬间浪涌电流对触点的熔蚀现象开展研究,利用试验测试并验证航天继电器的抗浪涌电流能力,对触点熔蚀、熔焊机理进行分析研究,研究结论可以指导航天继电器的使用,提高继电器在轨应用的可靠性和安全性,延长其使用寿命。     

一种用于卫星载荷集总供电的大功率电源

为了适应移动通信卫星发展过程中采用的多波束形成技术的需求，节约体积和质量，具备集总供电功能的电源组件应运而生。其中的大功率电源是电源组件的核心部件，其主要功能为将星上的一次母线电压转换成低噪放等100余路负载所需要的各路稳定电压，使各路负载与一次母线实现隔离；响应开关机遥控指令提供开关机控制，提供电源开关机状态遥测数据；对整机提供过流保护、欠压保护、无负压关机等各种保护功能，使加电和断电时序满足负载的特殊时序要求；同时在一次母线端及输出电压端提供良好的滤波，以达到较好的电磁兼容特性。文章结合系统指标进行了需求分析，给出了一种适用于集总供电需求的低电压大电流大功率星载电源的设计方案；通过对主要设计指标和产品性能的描述，给出了部分仿真结果和实验测试结果，验证了该大功率电源性能的优越性和可靠性。     

一种星载固态功率放大器用400W二次电源设计

为了满足导航卫星系统对于固态功率放大器大功率、高可靠性、轻量化的需求,文章采用移相全桥同步整流变换电路加反激变换电路匹配的拓扑方案,设计了一种星载L频段固态放大器用400W二次电源,并详细给出了二次电源拓扑结构及设计原理分析。文章重点对变压器热耗进行分析,为了更好地进行变压器散热设计,该方案创新性采用灌封主功率变压器散热方案,灌封变压器的温度从104℃降低为85.5℃,散热相比有明显改善。同时给出了实物环路测试、电性能指标对比测试以及热平衡与热仿真对比测试,电源效率92.8%,环路的相位裕量42°,增益裕度26dB。测试结果表明设计的二次电源在实现高效率大功率输出的同时,有效地实现器件的一级降额散热,满足高可靠性的批产需求。     

航天器DC/DC变换器启动特性建模分析研究

介绍和分析了单管正激型DC/DC变换器的工作原理,指出变换器内置输入滤波器决定了其启动瞬间阻抗特性;提出变换器内置滤波器构成了二阶欠阻尼系统,当有阶跃电压输入时,滤波电容充电电流会产生衰减振荡,即为浪涌电流产生的根本原因。在此基础上,文章运用＂拉普拉斯变换＂对浪涌电流的计算公式进行了推导,并推导出浪涌电流的时域公式。提出了单管正激型DC/DC变换器启动特性仿真模型的建立方法,并通过试验验证了仿真模型建立的有效性。     

空间核电源电力系统功率因数校正技术的研究

为满足我国未来深空探测、星表基地等空间任务电源系统的需求,通过采用基于空间核电源系统的功率因数校正技术来滤除和抑制由发电机产生的谐波,从而提高系统的用电效率。提出一种新型Boost PFC拓扑结构,首先分析变换器的工作原理,之后对工作在连续电流导通模式下的Boost变换器进行建模分析。通过对变换器双环控制中的电压环和电流环进行理论设计和数学推导,从而确定控制环路参数。采用PLECS仿真软件对变换器的控制策略和系统的动态响应进行验证,并实现输入电流对输入电压的零相位正弦化追踪。     

劳（Lao）喷管扩张段优化设计的数值方法研究

本文建立了火箭发动机喷管扩张段优化设计（Lao喷管）的型面曲线近似作图法的数学模型，将作图法转化为等价的优化问题，并给出了优化问题解的迭代方法，最后采用泛函网络的方法对离散的数值解进行了曲线拟合，以便于数控加工的编程。     

Some issues of time-optimal control over a spacecraft programmed turn

The problem of optimal turn of a spacecraft from an arbitrary initial position to a final specified angular position in a minimum time is considered and solved. A case is investigated, when the constraint on spacecraft’s angular momentum during the turn is essential. Based on the quaternion method a solution to the posed problem has been found, and an optimal control program is constructed taking the constraints on controlling moment into account. The optimal control is found in the class of regular motions. A condition (calculation expression) is presented for determining the moment to begin braking with the use of measurements of current motion parameters, which considerably improves the accuracy of putting the spacecraft into a preset position. For a dynamically symmetrical spacecraft the solution to the problem of optimal control by the spacecraft spatial turn is presented in analytical form (expressions in elementary functions). An example of mathematical modeling of the spacecraft motion dynamics under optimal control over reorientation is given.     

失效航天器天线再利用的多细胞卫星布局规划方法

针对失效航天器大型天线进行再利用过程中的多细胞卫星(Satlet)布局问题,推导基于Lagrange方程的多Satlet天线动力学方程。通过分析天线振动对Satlet布局位置的影响和Satlet对天线系统的扰振,提出Satlet布局规划过程中的约束条件。在此基础上,采用遗传算法给出Satlet在天线系统中的最优布局,并采用协方差矩阵自适应进化策略(CMAES)对结果进行校验,以保证Satlet最优位置的准确性。仿真结果表明,失效航天器系统采用由上述优化算法给出的最优位置对Satlet进行布局,可以使得失效航天器的大型天线完成再利用过程中的姿态控制任务。     

半直接配点法在航天器追逃问题求解中的应用

采用半直接配点法求解时间固定两航天器追逃问题，提出一种新的数值求解追逃双方最优控制策略的方式，避免了求解非线性两点边值问题。在两航天器均为连续小推力假设条件下，以终端距离为支付函数，给出了半直接配点法求解此追逃问题的过程。在此数值方法中，根据半直接转换将微分对策问题转化为一个最优控制问题，由Gauss-Lobbato配点法最终将此最优问题转化为非线性规划问题，继而通过序列二次规划方法求解。这种半直接配点法避免微分对策问题最优策略的必要条件(两点边值问题)求解，并且数值稳定性好。数值仿真给出了追逃双发的最优控制策略和相应的追逃轨迹。     

火箭返回制导动力着陆段的自适应启动方法

针对重复使用火箭垂直返回着陆问题,提出了一种燃料最优的动力着陆段自适应启动方法。首先,将燃料最优启动点对应的动力着陆轨迹的推力剖面和攻角剖面描述为解析的形式,该解析形式中攻角剖面由状态量唯一确定,推力剖面仅含一个待定参数。随后,通过预测具有上述解析剖面形式的轨迹判断是否启动动力着陆。计算中引入松弛终端位置约束的策略求解推力剖面待定参数,由终端位置约束判断是否满足燃料最优启动条件。上述策略将燃料最优启动条件的判断问题简化为单一变量求解问题,实现了该问题的快速求解。仿真结果表明,该方法得到的启动点与数值优化方法得到的燃料最优启动点接近,且求解过程稳定、计算效率高。     

最优双冲量交会问题的数学建模与数值求解

基于普适变量法研究了两个共面轨道的最优双冲量交会问题。具体地,基于求解Lambert问题的普适变量法,在将给定时间段划分初始飘移阶段、轨 道转移阶段与终端停泊阶段的前提下,对两圆轨道及两拱线相同的椭圆轨道的最优双冲量交 会问题分别进行了优化数学建模,并利用数学软件Lingo进行了数值求解。数值结果表明,划分给定时间段可以得到更优解。