空间站高压锂电采集电路的安全性设计与应用研究

由于空间站有锂离子蓄电池组在轨更换的需求,为保障航天员在进行电池更换操作时的人身安全,电池组内设计有分断开关,但分断开关的动作会引起浪涌电流及反向过电压,影响基于AD7280芯片的锂电采集电路及下位机系统的安全。研究了在分断开关工况下浪涌电流及反向过电压的产生原理,提出了一种基于AD7280芯片的锂电采集电路的优化设计方案,通过采取反压隔离、浪涌抑制及高低压隔离等保护措施以进一步提高系统的安全性和可靠性,并通过Cadence仿真及试验进行验证,结果表明该设计方案安全、可靠、满足系统要求。     

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。     

船舶轴带无刷双馈电机短路电流分析与保护设计

当船舶轴带无刷双馈电机(BDFG)功率绕组发生三相短路故障时,短路电流会对系统造成较大的危害。因此,有必要设计专门的保护电路保障系统的安全。利用空间旋转坐标系,建立船舶轴带BDFG功率绕组三相短路时的动态方程,并依据磁链守恒定律研究系统短路电流的变化特性。通过分析短路电流的各个分量,提出加入撬棒电阻和直流卸载电路的保护方式来卸载过电流,并进一步研究加入保护电路后的电流变化特性。以1台30 kVA的BDFG为仿真对象,运用MATLAB/Simulink进行模型仿真和理论值计算,验证了保护电路的有效性,对船舶轴带BDFG电气安全设计具有指导意义。     

航空发动机分布式智能导叶控制装置设计

针对某型发动机电子控制器,对航空发动机分布式控制系统进行了初步研究。设计了1种基于分布式控制,用AD598、TMS320F2812 DSP和CAN总线构成的航空发动机智能导叶控制装置。阐述了智能导叶控制装置的壳体设计方法,以及TMS320F2812最小系统、基于AD598的LVDT(线性可变差动变压器)信号调理电路、电液伺服阀电流驱动电路(电流输出电路)、CAN总线接口电路和D/A转换模块等电路的设计方法,简述了软件系统设计。通过完成半物理试验,基本满足了对风扇进口可调叶片角度α1、高压压气机进口可调静子叶片角度α2的控制要求。结果表明:该装置具备体积小、智能化程度高、控制效果好等特点。     

宇航用高可靠复合开关设计

传统星载设备采用继电器对供电母线进行开关控制,继电器体积大,并且在大电流情况下,容易产生触点粘连故障,可靠性低。针对该问题提出一种高可靠复合开关电路,采用小型继电器对供电母线上的功率MOS管的栅源电压进行控制,实现了对供电母线的加断电控制;分析了该电路的工作过程,利用功率MOS管线性工作区的特性,可有效降低开机浪涌电流;在此基础上给出了各元器件的降额设计方法。对一款星载DCDC变换器前级增加该开关电路进行试验,结果表明,该开关电路能够可靠控制供电母线的加断电,通过改变缓启电容的大小,能够减小开关浪涌电流90%以上,体积小,可靠性高。     

无刷直流电机直接转矩控制系统的相电流检测及处理

无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制系统中,相电流的正确检测是实现转矩控制的前提。研究了BLDCM电磁转矩与相电流的关系,设计了相电流检测的硬件电路与软件算法。由霍尔电流传感器检测出相电流大小,经调理电路送入DSP的AD转换模块。针对AD转换带来的偏移和增益误差,采用最小二乘法及线性拟合函数进行数据校正；针对个别数据导致的偶然误差,提出了电流复合滤波方法；针对周期性干扰,在AD校正后加入了一阶滞后滤波。试验结果证明,所采用的相电流检测与处理方式降低了电流检测误差,实现了转矩的实时观测与直接控制,有效抑制了转矩脉动。     

微小电容检测及报警电路的设计

设计了一种基于CAV424和AM402的微小电容检测及报警电路,该电路可以将微小的电容信号转换成4～20mA的电流输出,介绍了该电路的内部结构和工作原理,并通过实验验证了该电路的实用性。     

分段线性补偿型CMOS带隙基准电压源设计

设计了一种高精度CMOS带隙基准电压源电路.电路采用了共源共栅电流镜和自偏置技术,通过运放的负反馈分别获得正温度系数的电流IPTAT和负温度系数的电流ICTAT,通过电流的减法运算将在整个温度范围内分两段产生不同的补偿电流INL,并完成对带隙基准电压的分段线性补偿,由此得到温度系数很小的带隙基准电压.     

基于参数扫描分析的飞轮电机电流采样电路优化设计

针对飞轮在空间应用中作为姿态执行机构的控制性能要求,介绍了飞轮电机驱动电路中电流采样调理的实现形式,为进一步提升飞轮力矩模式的控制性能,通过采用PSpice参数扫描分析方法对采样电路组成形式及关键元件参数进行了优化分析及设计,并在此基础上进行了蒙特卡洛及最坏情况分析,仿真结果验证了理论分析的符合性,最后通过实际测试结果分析,可知优化后的系统电流环动态性能及抗干扰能力显著提高,验证了优化设计措施的可行性。     

基于输入电流连续型开关升压变换器的永磁同步电机预测电流控制方法的研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)驱动系统存在的问题,应用一种连续型开关升压逆变器,通过应用预测控制方法提高PMSM控制性能。拓扑电路在逆变电路和输入直流电源之间加入一个开关升压电路,以达到提高系统电压增益和消除死区的目的,同时可使系统具有更高的可靠性。此外,采用预测电流控制(PCC)方法对PMSM进行控制,与传统的矢量控制技术相比,PCC具有更快的动态响应,并减少了电流脉动。最终,通过试验验证了基于开关升压变换器的PMSM PCC的可行性。     

一种基于反激变换器新型掉电保持电路的设计与分析

本文通过对民用机载设备小功率电源的需求分析和标准解析，总结了传统设备内单独设计掉电保持 电路的优缺点，设计一种基于反激变换器的掉电保持电路，通过分析与测试，验证了该方案的有效性，满足机 载设备的应用场景。     

热管散热模组在机载电子设备热设计中的应用

针对机载电子设备的高热流密度和关键器件的高功耗,采用相变传热的微热管散热技术,在保持原受限空间和模块安装方式的前提下,研制出不同结构形式的热管散热模组。其结果证明,在满足机载使用要求和工作条件下,热管散热模组能有效解决高功耗器件的散热问题,实现电子模块的控温和均温,突破了机载电子设备结构热设计的瓶颈。本文结合实例从微热管结构对传热性能的影响研究、热管散热模组研制、数值模拟等方面介绍热管散热模组在机载电子设备热设计中的应用,为微热管散热技术在机载电子产品领域的工程应用提供了重要的参考价值。     

基于高速直接数字式频率合成器的塔康信号模拟

对机载塔康设备的自动检测,需要模拟地面信标台向机载设备发射的回答信号.从电路原理、硬件电路设计和软件编制等方面,介绍了一种基于直接数字式频率合成技术的模拟塔康地面信标台波形的电路设计方法,并给出了改善信号波形质量的措施.     

大功率电机投切过程冲击电流仿真分析

大功率电机电源短暂中断后又重合闸恢复供电现象是普遍存在的,而大功率电机投切过程带来的瞬态冲击电流问题危害严重.根据某公司试验站实际情况和给定的相关参数,对两种大功率电机投切方式进行PSCAD建模与仿真,旨在分析投切过程所引起的冲击电流水平,以及冲击电流与投切时间的关系.结果表明:直接投切到三角形绕组支路模式比直接投切到备用支路模式产生的冲击电流更大,而且两种模式都不建议直接投切大功率电机,若直接投切,必须采取相应的安全措施,更换相应保护设备.     

带PMC背板的VME模块热加固技术研究

目前,大量的工业级芯片及电子模块产品已经开始运用到军用电子产品领域.通过对某机栽计算机中的带PMc背板的VME模块的热加固方法进行分析,阐述了工业级芯片及电子模块产品军用化的热加固基本思想和方法,揭示了在对工业级产品进行加固时应注意的问题,从而为有效解决该类模块的热加固问题打下基础.     

机载计算机开关电源的并联均流技术

简单的介绍了机载计算机开关电源的工作原理,机载计算机开关电源在并联时,严重地存在着负载电流不能被各个机载计算机开关电源均匀分担的问题,经过理论分析,简单说明了并联对机载计算机开关电源的影响,以及机载计算机开关电源的并联均流方式,同时介绍了负载均衡控制器UC3907实现机载计算机开关电源并联均流技术的原理.     

基于模态分析的配电产品耐振性优化设计

振动是导致机载电子设备损坏的重要载荷,线路板部件是电子设备的核心部件。在配电产品的设计 阶段,需要对线路板进行动力学分析和抗振优化设计。根据某机载配电产品的方案设计,采用 MSC.Patran和 MSC.Nastran软件对产品结构进行模态分析、振动分析,得到产品的固有频率及振动响应曲线;基于模态分析, 提出不同的优化方案,并进行建模及模态分析。结果表明:通过增加线路板厚度、合理布局线路板上的元器件、 对加强筋进行翻边处理以及在较易发生变形的部位增加螺钉约束等手段,可以提高产品的耐振性。     

热插拔技术在机载电子设备电源系统中的应用

介绍了常用热插拔技术的基础,重点分析了在机载供电环境下的应用方案.以28 V直流母线典型应用进行了电路方案设计,通过仿真验证了方案的正确性和有效性,并成功应用于机载设备电源系统中.     

基于FPGA的PC104总线接口电路设计

在机载产品小型化研发中,简化硬件电路设计从而缩小PCB板尺寸是一个设计重点。本文针对采用PC104构建计算机系统的机载产品,提出了采用FPGA代替专用芯片进行总线接口电路设计的方法;重点介绍了通过软件设计由FPGA来实现PC104总线数据传输控制;通过试验验证了这一方法的可行性。     

仅用作航空器追踪的北斗机载设备适航要求分析

北斗卫星导航系统（简称北斗）在民用航空器中安装应用的前提是明确和符合北斗机载设备的适航要求。但由于全球定位系统（GPS）与北斗在星座结构、信号体制及功能上的不同，导致目前国际上全球卫星导航系统（GNSS）相关适航标准不适用于北斗设备。标准的缺失严重制约北斗民航产业发展，急需进行自主研究与制定。针对北斗在民用航空器中应用第一阶段的功能及场景，即仅用作航空器追踪，分析当前可参考标准的适用性，明确适航要求的制订策略及框架，综合考虑适航安全性、民航对北斗机载设备的紧迫需求，未来机载设备的发展方向，以及当前工业水平，提出一套仅用作航空器追踪的北斗机载设备适航要求，形成审定要素及评审要求，可支持工业方对适航标准的理解。