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直流开关变换器关键技术及应用

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登记号:G20172114

所属行业:科学研究和技术服务业

学科分类:电气工程;

关键词: 卫星电源 滞环控制 瞬态响应 准恒频 SIPO

绿色分类:环境服务;

  • 基本信息
成果名称: 直流开关变换器关键技术及应用
成果登记号: G20172114 学科分类: 电气工程;
绿色分类: 环境服务; 项目关键词: 卫星电源  滞环控制  瞬态响应  准恒频  SIPO
推荐单位:

上海电力学院

成果所处阶段:
合作方式: 成果所属行业: 科学研究和技术服务业
国家/地区: 上海 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看
卫星在通信、导航、气象等军工、商业以及科研领域起着至关重要的作用。作为卫星的心脏,其电源系统承担着为其它分系统和有效载荷供电的重要任务,是各种设备仪器可靠运行的唯一动力来源。由于发射成本高、维护难的特殊工作模式和卫星设备用电的苛刻环境,这对作为卫星电源关键部分的直流开关变换器小型化、轻量化、高性能和可靠性提出了更高要求。 目前国内外卫星电源用直流开关变换器通常采用的PWM电压控制方法,必须使用载波发生电路、误差运算放大器以及补偿电路,上述方法易造成直流开关变换器体积大、稳定性差、瞬态响应慢、开关频率不稳定,难以实现小型化和轻量化的问题。常用滞环控制方法,虽然能提高输出电压瞬态响应特性,但易受谐波干扰造成开关频率波动。此外,由于部分卫星设备需要低电压大电流供电,而目前采用的模块化并联方法,存在着体积大和可靠性差的问题。这些问题成了影响卫星电源小型化、轻量化、高性能和高可靠性的主要技术障碍。 本项目的关键技术发明点如下: 1)提出了基于纹波反馈的无误差放大电路型PWM快速滞环控制方法 该方法通过引入电感纹波电流和电容寄生电阻纹波电压反馈,可自主产生PWM控制信号,省去了载波发生电路、误差运算放大器以及补偿电路,从而简化了电路,提高了直流开关变换器输出电压的瞬态响应特性和控制系统可靠性,实现了开关频率准恒频特性,同时兼有一阶RC滤波功能,可有效提高控制系统抗负载扰动能力。(专利:ZL201210520675.X) 2)提出了基于电压前馈的PWM快速滞环控制方法 该方法通过滞环比较器和反馈旁路组成控制电路,将输入电压经前馈电阻和输出电压经反馈电阻分别与充电电容相连,同时输入电压经上下限阀值大小调整电阻与参考电压相连,结合滞环比较器工作特点,实时调节控制信号脉冲宽度。从而实现了输入电压和负载波动时,输出电压的快速响应,有效提高了电源系统的稳态和瞬态响应特性。(专利:ZL201210330523.3) 3)提出了具有开关管电压应力小、零电压导通和低纹波输出的新型拓扑 该直流开关变换器拓扑是一种串联输入并联输出(SIPO)的软开关交错式结构,通过串联输入分压电容使每个开关管最大承受电压应力降低了一半;软开关技术则有效降低了开关的导通和关断损耗,有利于实现高频化,减小高频变压器体积,实现电源系统小型化;交错技术则实现了输出电流的1/4均流,降低了输出电流纹波。有效解决了常用电源系统中转换效率低、开关管电压应力大、输出电压纹波大的技术难题。(专利:ZL201310032525.9) 该项目获得授权发明专利4项,公开发明专利9项,发表SCI/EI论文29篇,据IEEE数据库统计,引用次数达32次,被加拿大皇后大学IEEE Fellow,YanFei Liu教授等人,多次在电力电子顶级期刊IEEE Transaction on power electronics和IEEE Transaction on industry electronics中引用。项目已成功应用在FY-3气象卫星电源及LED用直流开关驱动电源中,新增产值7000万元,新增利润1570万元。经中国科学院上海科技查询中心查新评价,该项目具有新颖性,综合技术达到国内领先水平。
姓名: 朱佳媛 性别:
出生日期: 职务:
国籍(地区): 联系地址:
电子邮件: jiayuan1103@126.com
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