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航空直流电源瞬态电压抑制研究

曹海港  
【摘要】: 电子控制器是航空发动机控制系统的核心,它对发动机的各种重要参数进行采集,按一定的控制规律和算法进行运算并发出控制信号,控制相关的执行机构,从而控制发动机的状态。电子控制器电源模块是电子控制器的重要组成部分,电源模块要向电子控制器可靠供电,确保电子控制器安全可靠工作,才能使发动机和控制系统的各种重要参数得以采集、运算、处理,一旦电源模块出现故障,电子控制器甚至发动机控制系统将不能正常工作,这将引起重大事故。在为电子控制器供电的航空直流电源中存在欠压和瞬态电压(包括浪涌电压和尖峰电压),同时存在严重的电磁干扰问题。电子控制器电源模块需能抵抗以上干扰。 本文针对航空直流电源中的欠压和浪涌电压,设计了欠压提升和抗浪涌电压电路。通过分析,过欠压的抑制就是进行升降压得到所要求的输出,因此将简单高效的Buck和Boost电路级联并简化,得到欠压提升和抗浪涌电路。针对浪涌电压持续时间较短的特点,设计了电路控制策略。讨论了提高效率、减小体积和重量的途径。详细给出了300W的原理样机的设计,并进行了实验验证。 本文还分析了尖峰电压的抑制,设计了抑制电路。在设计旁路电容过程中,为了抑制随之产生的尖峰电流,引入了串联电感,构成了LC滤波电路。由于尖峰电压抑制电路的引入,在与欠压提升和抗浪涌电路级联时,可能带来不稳定的问题。为此,对不稳定问题进行了理论分析,并对抑制电路进行了改进。 本文最后对欠压提升和抗浪涌电路的噪声进行分析。通过分析差模噪声与共模噪声产生的原因和传播路径,分别推导出了电路不同工作模态下的差模等效电路和共模等效电路。通过等效电路对不同模态下的噪声进行比较,为电路的EMI滤波器设计提供了理论依据。


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