要多凶猛的电源才干用于航空瞬变电磁发射机

事例简介

固定翼时刻域航空电磁法具有勘探深度大、丈量精度高的技能特色，是我国急需的快速高效的大深度矿藏勘查配备技能。中国地质科学院已成功研发了依据国产Y12IV型专用飞机，具有彻底自主知识产权的固定翼时刻域航空电磁体系空中样机。为了匹配飞机电源和大功率发射机，需求研发由大功率稳压充电电源和大容量储能器构成的电源体系，为发射机供给满意要求的电压和功率。

Y12飞机只能供给5.6kW的输出，经过简略核算，要完成600A峰值电流和50万A ·m发射磁矩，飞机电源的瞬时供电才能至少要到达28.8kW。在坚持平均功率不变的条件下，进步电源的瞬时放电才能。电容器便是适用的一种功率改换设备，它既有储能的效果，也具有快速放电的才能。因而，选用电容器作为飞机电源和发射机之间功率匹配的接口，是处理飞机电源瞬时功率缺乏的有用办法。

依据核算，这个电容值会到达法拉级，直接挂接飞机电源，会导致瞬间短路。别的，飞机电源和发射机之间还存在阻抗匹配问题，要求的电源电压超越了飞机电源的28V。因而，必须在飞机电源和储能电容器之间规划一级具有限流功用、升压功用、电气阻隔功用的DC-DC改换充电器。

体系规划

01

规划的大功率直流改换电源如图1所示，主体由16块平均功率为400W的DC-DC模块组成，该类型开关电源模块具有同步脉冲操控接口，可以组成串并联阵列。每个模块的输出电压为18~36V可调；其间每8块并联可完成90A的额外输出并联模组；两个这样的模组串联后，可完成36~72V输出，额外功率到达6.4kW。

图1 大功率直流改换电源

Vicor电源模块

02

选用Vicor大功率电源模块来构建大功率直流充电器，图2为Vicor电源模块内部等效电路图。

图2 Vicor电源模块内部等效电路图

模块功用管脚阐明：

+IN和-IN：电源输入，一般为宽压输入(考虑飞机电源为28V，选用18~36V系列)。

PC：使能开关。PC开路或PC对-IN的压差大于2.4V，则模块使能；假如外部操控电路导致PC对-IN的压差小于2.4V，则模块失能。

PR：并联同步总线。可以同步并联模块的高频开关信号，强制各模块均流。PR为双向端口，作为主模块，向各个从模块输出同步信号；作为从模块，则接纳主模块的同步信号作为开关信号。

+OUT和-OUT：电源输出端；

+S和-S：正负输出电源参阅端；

SC：输出电压操控端。内部经过电阻分压器对参阅电源分压，发生一个差错信号。当SC对-S并一个电位器RD，调理RD的巨细就可以操控输出电压的巨细。

Vicor电源模块使用技能

03

3.1 并联均流操控技能

Vicor电源模块的特色是只需添加少数外部组件，便可以组成数千瓦功率的并联阵列，增大输出功率。图3为均流同步电路衔接图，图中V1,V2装备为主模块，V3等为从模块(各从模块的接线方法与V3相同)。每只模块的正负输入引脚都使用0.2μF陶瓷或薄膜电容本地旁路，这样做才可以分流高频的输入纹波电流。每只模块的基板和负输入引脚之间应当接入一个4700pF的Y-电容，分流共模电流重量。专用变压器29768在PR引脚供给电气阻隔。选用三极管进步主模块PR信号的驱动才能。

图3 均流同步电路

3.2 稳流操控技能

图1中由超级电容器组成的储能器的内阻十分小，所以一个很小的压差，也或许形成很大的负载电流，导致电源模块过流，乃至形成器材的永久性损坏。所以有必要规划一个闭环操控电路，当负载电流超越设定值时，主动下降模块的输出电压，然后减小输出电流，即完成稳流输出。如图4所示，经过电流传感器ACS714将输出电流转化为电压值，选用含有内部参阅电压源(0.2V)的双运算扩大器LM10，作业原理如下：榜首级运放的输出电压作为设定值，当输出电流的电压信号幅值(2脚)小于设定电压(3脚)时，因为运放为反相扩大，6脚输出为正电压，导致D1反向截止，R6相当于开路，SC对地电阻为R7，此刻模块的最大输出电压由R7决议；反之，当输出电流大于设定值时，6脚输出负电压，D1导通，减小了SC的对地电阻，然后下降模块的输出电压。

图4 稳流操控电路

3.3 串联均压技能

如图1所示，由16块功率400W的电源模块组成串并联阵列，每个模块的输出电压为18~36V可调；其间每8块并联可完成90A的额外输出并联模组；两个这样的模组串联后，可完成36~72V输出，需求规划相应的均压操控电路，如图5所示。

图5 均压操控电路

当模块2的输出电压向下微调(V1<V2)时，三极管QSC1导通，并下降模块1的输出电压，直到V1=V2停止，反之亦然。

结语

04

大功率直流电源是为了匹配飞机电源和发射机而专门规划的，能大大的提高电源的瞬时功率和输出电压以匹配负载。依据Vicor电源模块串并联技能的稳流充电器和由超级电容器组构成的储能器以及缓冲电感，构成了终究的大功率航空瞬变电磁发射机的电源体系，实践使用结果表明，该体系具有6.4kW的平均功率，可以供给超越40kW的瞬时功率，彻底可以很好的满意规划的基本要求。

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