Источник вторичного электропитания на основе высокочастотного преобразователя напряжения с резонансным переключением

• Автор: Хорошко, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений
Введение
Глава 1 Анализ показателей эффективности преобразователей напряжения
1.1 Структура СЭС КА
1.2 Классификация резонансных режимов работы ключевого элемента преобразователей напряжения
1.2.1 РезонансныеПН
1.2.2 Квазирезонансные ПН
1.2.3 ПН с резонансным переключением и ШИМ
1.3 Общая структура преобразующего устройства СЭС КА
1.4 Классификация существующих КЯ последовательного понижающего
типа
1.5 Выводы по главе
Глава 2 Исследование энергетических и динамических режимов ПНН -преобразователя с ШИМ
2.1 Исследование модели переключение исходной РКЯ
2.2 Разработка модели переключения модифицированной РКЯ
2.3 Анализ энергетических режимов ПНН-преобразователя при работе в цепи СН
2.4 Динамическая модель СН, построенного на базе ПНН - преобразователя с ШИМ
2.4.1 Статическая передаточная характеристика ПН с ПНН и ШИМ
2.4.2 Построение динамической модели стабилизатора напряжения, построенного на базе ПНН - преобразователя с ШИМ
2.4.3 Синтез линейного корректирующего устройства, обеспечивающего устойчивость СН на базе ПН с ПНН и ШИМ
2.5 Анализ динамических режимов ПНН - преобразователя в цепи СН с дополнительным контуром обратной связи по току дросселя выходного фильтра

2.6 Выводы по главе
Г лава 3 Организация параллельной работы ячеек преобразователя с ПНН и ТТТИМ в составе стабилизатора напряжения СЭС КА, методика проектирования СН
3.1 Исследование возможности организации параметрического выравнивая между ячейками ПН с ПНН и ШИМ при работе в составе СН СЭС КА
3.2 Методика проектирования СН на базе ПН с ПНН и ШИМ
3.3 Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальный анализ ПН с ПНН и ШИМ
4.1 Экспериментальная проверка модели переключения ПН
4.2 Сравнение ЭМС преобразователя с резонансным переключением и классического ШИМ - преобразователя
4.3 Экспериментальная проверка передаточной характеристики ПН с резонансным переключением
4.4 Экспериментальное исследование динамических свойств СН на базе ПН с резонансным переключением
4.5 Экспериментальное исследование КПД ПН рассмотренных типов
4.6 Экспериментальное исследование параллельной работы ячеек ПН с резонансным переключением в составе СН при параметрическом токовыравнивании
4.7 Выводы по главе
Заключение
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СЭС - системы электроснабжения
КА - космический аппарат
ВИЛ - вторичный источник питания
СН - стабилизатор напряжения
КЭ - ключевой элемент
ТТТИМ - широтно-импульсная модуляция
ПН - преобразователи напряжения
ФП - фотоэлектрический преобразователь
БС - батарея солнечная
АБ - аккумуляторная батарея
ЭРМ - экстремальный регулятор мощности
ВАХ - вольт-амперная характеристика.
ПНН - переключение при нулевых значениях напряжения
ПНТ - переключение при нулевых значениях тока
КЯ - коммутирующая ячейка
РКЯ - резонансная коммутирующая ячейка
СУ - схема управления
КУ - корректирующее устройство
ЛАЧХ - логарифмическая амплитудно-частотная характеристика НЭ - нелинейный элемент ОС - обратная связь

Поскольку РК в квазирезонансных ПН работает только часть периода коммутации, его реактивная мощность меньше, чем в резонансных ПН. Одним из преимуществ квазирезонансных преобразователей перед классическими ШИМ - преобразователями является возможность значительного повышения частоты коммутации без увеличения динамических потерь. Большая частота коммутации при отсутствии высших гармоник, присущих классическим ШИМ - преобразователям, гарантирует существенно лучшие массогабаритные показатели фильтра, при динамических показателях качества не уступающих (и, возможно, превосходящих) ШИМ при существенно меньшем уровне помех на выходных шинах. К существенным недостаткам ПН с РКЯ, представленными на рисунках 1.9а,б,г,д, является значительная зависимость режимов работы ключа (временного интервала открытого состояния) от тока нагрузки, что не позволяет эффективно использовать один фиксированный режим (фиксированные параметры РК) в широком диапазоне нагрузок и входных напряжений.
Как было указано ранее, ПН с резонансным переключением и ШИМ имеют значительно меньшую зависимость параметров резонансного режима от входного напряжения и тока нагрузки. Такие ПН, как правило, включают в себя несколько типов минимизации потерь одновременно, в частности в ПН с РКЯ согласно рисунку 1.9в основной ключ УТ1 переключается в режиме ПНН по обоим фронтам, вспомогательный ключ УТ2 - в режиме ПНТ по фронту отпирания и в «жестком» режиме (без минимизации динамических потерь) по фронту запирания. По этой причине наименование режима «мягкого» переключения (с минимизацией динамических потерь) применимо к ПН с резонансным переключением, указывается по режиму минимизации динамических потерь основного ключа.