航空电磁发射系统吸收保护电路及模块化电源的研制

发布时间：2017-04-24 05:03

  本文关键词：航空电磁发射系统吸收保护电路及模块化电源的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直升机时间域电磁法(Helicopter-borne Time-domain Electromagnetic Method,HTEM),是以直升机作为运载工具,在飞行中完成资源勘查的一种新型高效探测方法[1-2]。由于此方法具有勘察速度快、灵敏度高、分辨率能力强、找矿效果好等优点,在矿产勘察、海侵勘察、环境评价等方面得到了广泛应用。直升机时间域航空电磁探测系统由发射系统、接收系统、辅助系统及数据处理系统组成,本文研究的是发射系统中所面临的两个技术难题:发射机桥路IGBT的吸收与保护技术及低噪声开关电源技术。本文先从国际上先进直升机时间域航空电磁发射系统的技术指标出发,参考国内外相关文献,设计了无源无损吸收电路及带电隔离技术的模块化航空电磁开关电源的研制方案。分析了IGBT浪涌电压产生的原理及危害,对比了几种常见吸收保护电路,在分析总结的基础上,设计了新型无源无损吸收电路研制方案,并通过软件仿真及理论分析,确定了无损吸收电路最终设计参数。分析了接收机电磁干扰的来源,提出了电磁隔离切断电噪声传播路径的方法,根据具体要求,结合国外先进航空电磁探测仪器设计经验,最终确定了基于VICOR电源模块的模块化航空电磁开关电源研制方案。本文给出了模块化航空电磁开关电源的整体设计框图,包括单路电源模块整体设计、故障检测与保护电路设计及散热设计等。对单路电源模块整体设计中的输入输出滤波电路进行了详细分析,并通过理论计算与仿真,确定了最终设计参数。在两个关键技术设计完成之后,进行了测试实验。无源无损吸收电路成功运用到了发射机中,与采用原吸收电路时相比,仪器工作温度下降了5℃。对VICOR电源模块接入输入输出EMI滤波电路与不接入输入输出EMI滤波电路时的输入输出纹波噪声进行了对比及FFT分析,验证了EMI滤波电路的滤波效果。通过测试,单路VICOR电源模块输出纹波系数达到了0.019%,EMI输入滤波电路对电源之间的传导干扰进行了有效地衰减。将模块化航空电磁开关电源与旧开关电源做了多次对比分析,包括实验室测试分析、烧锅镇测试分析及高空背景测试分析。主要测试内容有接收机衰减曲线电磁干扰情况、剖面图晚期道噪声对比及升压开关电源效率。测试结果与预期一致,模块化航空电磁开关电源切断了电噪声传播路径,将系统电噪声降低了1个数量级,剖面图晚期道噪声得到明显抑制,将升压开关电源效率提高到84%以上。最后,结合几次野外实验及所面临的问题,提出了几点建议。
【关键词】：发射系统 浪涌电压 吸收电路 开关电源 EMI滤波电路
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.326
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 直升机时间域航空电磁法概述11-12
• 1.3 国内外发展现状12-15
• 1.3.1 直升机时间域航空电磁法国内外发展现状12-14
• 1.3.2 电源技术发展现状14-15
• 1.4 存在的问题15-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 CHTEM-I发射系统19-27
• 2.1 CHTEM-I发射系统主要技术指标19
• 2.2 发射系统设计19-20
• 2.3 功率逆变电路设计20-25
• 2.3.1 发射波形控制技术20-23
• 2.3.2 大功率器件的并联及软关断技术23
• 2.3.3 轻便大功率供电技术23-25
• 2.4 实测分析25-26
• 2.5 本章总结26-27
• 第3章 IGBT无损吸收电路的设计27-34
• 3.1 几种常见吸收电路27-29
• 3.2 无损吸收电路的设计29-30
• 3.3 参数计算30-32
• 3.3.1 电容C_3、C_4的计算30-31
• 3.3.2 二极管D_1及电感L_1的计算31-32
• 3.4 计算机仿真32-33
• 3.5 本章总结33-34
• 第4章 模块化航空电磁开关电源的研制34-52
• 4.1 开关电源主要技术指标34
• 4.2 VICOR电源模块34-36
• 4.3 模块化航空电磁开关电源的整体设计36-37
• 4.4 多路供电电源设计37-46
• 4.4.1 输入EMI滤波电路设计37-43
• 4.4.2 输出滤波电路设计43-44
• 4.4.3 单路VICOR电源模块整体电路设计44-45
• 4.4.4 升压开关电源整体电路设计45-46
• 4.5 故障检测与保护电路设计46-47
• 4.5.1 输入欠压、过压故障检测与保护电路设计46-47
• 4.5.2 输入过流、过温故障检测与保护电路设计47
• 4.6 散热设计47-49
• 4.7 模块化航空电磁开关电源整体电路设计49-51
• 4.8 本章总结51-52
• 第5章 实验结果与分析52-66
• 5.1 无源无损吸收电路性能测试52-53
• 5.2 输入输出滤波电路性能测试53-57
• 5.2.1 不接入滤波电路时的测试结果53-54
• 5.2.2 接入滤波电路后的测试结果54-57
• 5.3 升压开关电源性能测试57-59
• 5.3.1 输出纹波测试57-58
• 5.3.2 效率对比58-59
• 5.4 接收系统噪声测试59-65
• 5.4.1 烧锅镇噪声测试59-62
• 5.4.2 高空噪声测试62-65
• 5.5 本章总结65-66
• 第6章 全文总结及后续工作建议66-68
• 6.1 全文总结66
• 6.2 后续工作建议66-68
• 参考文献68-72
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果72-73
• 致谢73

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