航天器一體化電源的三端口DC-DC變換器研究.pdf

1、電源系統(tǒng)作為航天器的核心部分，一直追求高集成度和高可靠性，這便對電源控制器的架構(gòu)和采用的控制方式提出了要求，一體化電源控制器應(yīng)運而生。研究基于航天器一體化電源的三端口DC/DC變換器，有利于進一步減小航天電源的體積和重量，達到更高的功率密度。
　　本文綜合考慮變換器效率和易擴展性，討論了五種兩端口升、降壓變換器，在兩端口變換器基礎(chǔ)上疊加雙向Buck電路，得到了本文研究的三端口DC/DC變換器。為了對三端口DC/DC變換器進行穩(wěn)定性

2、分析，利用平均元件模型法對變換器的升壓模式和降壓模式進行了小信號建模。
　　同時，為了實現(xiàn)最大功率點的可靠跟蹤，本文討論了不同控制電路狀態(tài)下的跟蹤方案，通過對比分析，確定了最優(yōu)的控制方案。為了使系統(tǒng)有良好的動態(tài)特性和充足的相角裕度，以及實現(xiàn)MPPT（Maximum Power PointTracker）模式和非MPPT模式的平滑切換，采用了雙閉環(huán)控制策略，并在合適的位置加入間接型MPPT控制方案。通過仿真實驗證明，采用該方案可以使

3、系統(tǒng)具有好的動態(tài)響應(yīng)和滿意的相角裕度。
　　本文針對該拓撲提出了利用磁耦合技術(shù)提高集成度的改進設(shè)計，對變換器模塊內(nèi)部進行了電感耦合設(shè)計，對模塊間的電感提出了移相控制的設(shè)計方案。不僅減輕了電源控制器的重量，提高了功率密度，并且能實現(xiàn)母線電壓、電池電流的零紋波輸出，使電池壽命得到提高。另外，本文提出了基于FPGA的數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計方案。
　　通過實驗，三端口DC/DC變換器作為航天器一體化電源，能夠完成在陽光區(qū)和地影區(qū)輸出穩(wěn)定母