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電動機分為直流電動機和交流電動機兩大類,交流電動機又分為異步電動機和同步電動機,其各自的調(diào)速原理也不相同。根據(jù)電動機的調(diào)速要求,可以分為直流電源變換器和交流電源變換器兩大類:

1、直流電源變換器主要是將輸入的恒定交流電變換為輸出可調(diào)的直流電,因此又稱為可調(diào)整流器,用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng),通過改變電樞電壓實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,減弱勵磁實現(xiàn)恒功率調(diào)速。

2、交流電源變換器,主要是將輸入的恒壓恒頻交流電轉(zhuǎn)換為電壓和頻率可調(diào)的交流輸出,因此又稱為變頻器。根據(jù)電力電子換流模式,變頻器又可分為交一直一交變頻器和交一交變頻器,而在交一直一交變頻器中,按其直流環(huán)節(jié)的儲能元件的不同有恒壓源(VSI)和恒流源(CSI)兩種變頻器。

典型電源變換器分別由輸入保護級(熔斷器+輸入浪涌電流抑制電路)、EMI濾波器、電源變換電路和輸出隔離電路組成,為了保證電源供電的可靠性,電子設(shè)備的DC/DC電源往往采用熱備份的工作方式,備份電源的設(shè)置與主份完全一致,通過輸出隔離二極管實現(xiàn)并聯(lián)供電,由于主份輸出電壓一般高于備份,工作時主份電源帶載、備份電源空載,在主份電源出現(xiàn)故障時,備份電源帶載工作,實現(xiàn)備份冗余的目的。

電源變換器產(chǎn)品的種類較多,國內(nèi)研制的電源變換器產(chǎn)品主要采用多種功能的電路單元組合在一個模塊里,用戶使用方便,缺點是電源變換器的體積較大,靈活性差。國外研制的電源變換器產(chǎn)品主要采用單元模塊的方式,即采用獨立的EMI濾波器和電源變換器,優(yōu)點是用戶可以根據(jù)需要進行組合,使用靈活。

在電源變換器設(shè)計中,首先根據(jù)負(fù)載要求確定電路拓?fù)?確定電源變換器的組成和備份方式,電源變換器的主要參數(shù)指標(biāo)有輸入電壓范圍、輸出電壓準(zhǔn)確度、負(fù)載穩(wěn)定度、電壓穩(wěn)定度、輸出紋波、效率和動態(tài)指標(biāo),為了達到保護負(fù)載和電源變換器的目的,電源變換器具有過流保護過壓保護及欠壓保護能力,故障撤銷后,電源變換器可以恢復(fù)正常工作,在母線電壓及負(fù)載發(fā)生變化時,電源變換器具有快速的響應(yīng)能力。因此,電源變換器的動態(tài)指標(biāo)(啟動特性、輸入電壓階躍特性、負(fù)載階躍瞬態(tài)特性)也是電源變換器的重要特性。此外,為了滿足空間環(huán)境的要求,電源變換器需要考慮耐空間輻照能力、可靠性指標(biāo)和設(shè)計壽命指標(biāo),這些指標(biāo)主要是與電路拓?fù)�、熱設(shè)計、元器件質(zhì)量等級和元器件參數(shù)降額等因素有關(guān)。

在分析任務(wù)要求基礎(chǔ)上選擇適合的電路形式,特別是功率級電路,應(yīng)力求簡單、可靠,優(yōu)先采用單端電路拓?fù)?選擇經(jīng)過飛行考驗的成熟的電路、標(biāo)準(zhǔn)電路,同時還要有良好的輸入端故障隔離措施以及輸出端對負(fù)載故障的適應(yīng)性能。電路的選擇與元器件的選用有密切關(guān)系,特別是一些分立元件,如功率管、整流二極管、濾波電容器等,應(yīng)優(yōu)選經(jīng)過飛行驗證的高可靠產(chǎn)品并降額使用。

電源變換器的電磁兼容性設(shè)計上在輸入端加EMI濾波器以減小輸入反射紋波電壓對航天器電源系統(tǒng)的影響,在輸出端加濾波電路減小輸出紋波和噪聲對用電設(shè)備的影響,電源變換器脈寬調(diào)制器的振蕩頻率應(yīng)盡量與負(fù)載設(shè)備的工作頻率進行協(xié)調(diào)后選定。電源變換器內(nèi)部的布線、隔離、接地都應(yīng)以電氣系統(tǒng)電磁兼容性原則為依據(jù)進行設(shè)計。

全厚膜工藝的電源變換器、EMI濾波器將得到廣泛的應(yīng)用,產(chǎn)品的機、電、熱接口將和國外產(chǎn)品完全一致,逐步替代進口模塊。

由于母線電壓的提高和航天器功率的增大,輸出功率大于200W的功率模塊將得到廣泛的應(yīng)用,這些模塊具有并聯(lián)均流、數(shù)字接口和1553B的通訊功能。

電源變換器的開關(guān)頻率接近1MHz,基于厚膜混合電路的超小型電源變換器將得到開發(fā)和研制。