基于E类谐振变换器的等离子体推进器放电电源的研究

摘要

本文分析了电推进技术的优越性和等离子体推进技术的特点，给出了等离子体推进器电源处理单元的结构，探讨了此种放电电源的国内外发展现状。分析了基本E类谐振变换器最佳工作状态下的电路特性，推导出谐振器件的最佳工作参数的设计公式。并针对经典E类谐振变换器可能出现负载过大导致非佳运行状态的情况，通过一个电感变换器完成了对经典E类谐振变换器的改进，从而使之在很宽负载范围内能够实现软开关变换，满足了等离子体推进器放电电源宽范围负荷运行功能的需要。 本文通过对经典输出可控的基于E类谐振变换器设计方案的对比分析，提出了适合本设计需要的全桥可控整流拓扑电路结构，依此设计了产生同步控制信号硬件电路。根据等离子体推进器的运行需要，本文采用了两个闭环分别控制点火前恒压、点火后恒流。 本文还完成了主电路中电感、电容及变压器等磁性器件的参数设计，分析了各开关器件的应力并依此完成了器件选型。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的来源与研究的目的和意义

1.1.1课题的来源

1.1.2研究的目的和意义

1.2国内外发展现状

1.2.1稳态等离子体推进器运行机理

1.2.2等离子体推进器电源的研究现状

1.3本课题主要研究的内容

第2章宽负载E类谐振逆变电路的研究

2.1 E类谐振变换基本电路的运行机理分析

2.1.1 E类谐振变换电路的基本结构

2.1.2任意Q值E类谐振变换电路的最佳谐振参数的计算

2.2对E类谐振变换器的改进

2.3本章小结

第3章可控整流电路及放电负荷特性研究

3.1可控整流电路拓扑的确定

3.2高精度高频同步触发信号的生成机理

3.3负载特性的分析和放电电流控制方式的研究

3.3.1气体放电的伏安特性

3.3.2等离子体推进器放电负载的特性分析

3.3.3等离子体推进器放电电流的控制方式

3.3.4数字PID的设计

3.4控制系统的实现

3.5本章小结

第4章系统设计及参数计算

4.1谐振参数计算及主要器件的选择

4.1.1谐振参数的计算

4.1.2逆变器侧主要器件的选择

4.2整流滤波器件的选择

4.3变压器的参数计算与设计

4.3.1铁芯的设计

4.3.2绕组的计算

4.4系统的保护措施

4.4.1电磁兼容方式

4.4.2强弱电的隔离方式

4.4.3电源和接地

4.4.4软件抗干扰

4.5本章小结

第5章仿真及试验装置的实验研究

5.1仿真电路模型的建立

5.2试验装置的实验研究

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢