基于温度控制的双余度航空电源系统的研制

【类型】学位论文

【作者】王海娟 

【关键词】 双余度航空电源 温度控制 有源箝位正激变换器 平面变压器 同步整流 RS485通信

【摘要】基于温度控制的双余度航空电源系统是国家十二五规划关于深部探测开展的重大专项，用于航磁探测无人飞机，是整个无人机的关键系统之一，担负着为无人机其他设备提供有效供电的重要任务。因此研制一款具有高效率、高功率密度和高可靠性的无人机电源系统具有重要意义。本文主要从以下几个方面进行研究: 首先，本文根据无人机提出的用电参数以及性能指标，对各种动力电池的优缺点进行比较，并选出适合本课题的72V/4Ah磷酸铁锂电池。之后对各种隔离型小功率DC/DC变换器拓扑结构进行研究与分析，选出适合本课题的最优拓扑——低边有源箝位正激式拓扑结构，分8个工作阶段详细地分析了有源筘位正激变换器的工作过程，并利用Pspice软件进行仿真验证。 其次是根据前面的理论分析，设计了双余度电源系统，不仅包括主电路的设计，还包括控制电路的设计，在主电路设计部分，详细介绍了平面变压器、主功率开关管、箝位开关管、同步整流电路的以及输出滤波电路等元器件参数的设计方法，并在理论上，详细分析了有源箝位正激式变换器的电路损耗，分析结果表明:整流电路损耗和PCB板线路损耗是影响变换器效率的两个重要因素;在控制电路设计部分，主要介绍了控制芯片ATmega128的引脚资源、UCC2897A峰值电流控制芯片的外围电路设计、TL431反馈调整回路的设计、电压、电流采集电路的设计、温度补偿电路的设计和RS485通信电路的设计，并对电路的结果进行了详细的分析。 最后，基于以上的理论分析和仿真验证，设计了72V输入，6V/20A输出的双余度电源系统样机，对电源系统进行了实验室台面实验和野外试飞实验，给出了实验结果，并对结果进行了详细分析。经实验验证，主功率开关管、箝位开关管全都实现了零电压开通和关断，并且两个同步整流管并联使用时效率最高。在常规实验条件下测试，采用低边有源箝位正激式拓扑结构的双电源系统效率高达89％左右。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张一鸣

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