小型化Ka波段65W脉冲功放模块

脉冲功放模块是微波雷达发射机的基本单元,通过多路脉冲功放模块可合成为大功率发射机。该脉冲功放模块采用多个功率放大芯片进行小型化功率合成,并对功率芯片漏极电源进行脉冲调制,实现了Ka波段65W脉冲功放功率调制。该模块具有频段高、功率大、体积小和脉冲控制范围大的特点。     

一种真空触发开关脉冲电源系统研究

脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 kV的脉冲电源。电源系统由17个118 kJ电容储能模块并联组成,单个模块短路放电最大电流达52 kA,系统包含了充电、控制、测量子系统。电源在模拟负载上进行了单模块、系统同步与时序控制放电性能测试,并在电热化学发射装置上进行了发射试验。结果表明,系统输出的电流幅值较高且波形灵活可调,可靠性高,可满足电热化学发射试验的研究。     

基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制解调方法

针对现有甚低频通信模式通信速率较低、频带利用率不高的问题,探索研究一种基于椭圆球面波信号的多支路连续相位调制解调方法。具有时频域高能量聚集性的椭圆球面波信号引入连续相位调制,利用椭圆球面波信号完备正交特性,将不同阶椭圆球面波信号同时作为连续相位调制的基带调频脉冲信号,产生多支路连续相位调制信号;在信号接收端,利用传统差分相干检测对信息符号序列映射信息进行解调,通过对多个比特周期内信号求互相关值和的方法,实现椭圆球面波波形映射信息的检测与解调。仿真实验结果表明：该多支路连续相位调制解调方法与目前甚低频通信采用的最小频移键控调制模式相比,在调制信号99.9%功率带宽条件下,可有效提高频带利用率约9.43%;但在调制信号99.0%功率带宽条件下,频带利用率会降低约1.24%.     

高可靠性交流不间断供电系统

为提高供电系统的工作可靠性,介绍了一种具有高可靠性的交流不问断供电系统的设计方法。该系统是由UPS（uninterrupted power supply）并联模块、电子切换开关、电子稳压器等组成。UPS的并联运行是提高电源系统运行可靠性和扩大供电容量的重要手段。由交流稳压器作为UPS的后备电源,提高了系统的可靠性。电子开关保证系统的在线零切换,真正做到对负载供电的不问断。组成系统的模块都可以进行在线维修和更换,可以提高系统的MTBF（mean time between failures）,进一步提高系统的可靠性。     

特种车辆电驱动系统的预测直接功率控制策略

针对脉冲宽度调制 (PWM)整流器在特种车辆电驱动系统中电流谐波及功率脉动大的问题,提出新型预测直接功率控制策略。在传统控制策略基础上设计电流观测器,通过预测控制方法估测出由系统参数失配造成的扰动并进行实时补偿,再经电流预测计算得出下一时刻的预测电流值。建立三相PWM整流器的动态模型,通过所设计的电流观测器预测电感变化后的电流值,并将其与电流的实际值作比较,经过估计系统扰动方式补偿系统误差。仿真和试验结果表明,该PWM整流器预测直接功率控制策略能有效抑制电流谐波分量以及功率脉动,实现电感参数变化条件下的正常工作,便于控制策略在特种车辆电驱动系统中实现,且能更好地提高特种车辆电源品质。     

4 kW DC 270 V/DC 28 V分布式电源研究与设计

针对新一代自行武器的电源需求,提出了4 kW分布式DC 28 V电源方案,通过分析分布式供电电源技术及大功率DC/DC电源设计方法,采用IPOP电源拓扑结构,应用双环控制平均电流法实现整个分布式电源的并联匀流。仿真结果表明,该双环控制匀流方案可行,为大功率分布式电源设计提供可行性依据,进而为双电源供电体制在新一代自行武器中的应用提供了技术支持。     

一种用于电磁发射的电感电容混合型储能脉冲电源

为探索电感储能脉冲电源用于电磁发射的可行性,研究了电感电容混合型meatgrinder脉冲电源电路.分析了带轨道炮负载的这种混合储能型脉冲电源系统的工作原理,结合仿真,研究了电源模块中电感、耦合系数和电容等参数对系统性能的影响,讨论了多个电源模块的并联运行问题.通过合理设计电源电路参数,这种脉冲电源电路用于轨道炮的发射是可行的,并且通过多模块的并联运行可以获得理想的脉冲电流波形和更高的系统能量转换效率.     

干扰速率补偿式火炮线自稳定跟踪控制建模与仿真

为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。     

行进间火炮指向稳定跟踪系统建模与控制

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统（SINS）测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环和速度稳定环的主令和反馈都统一至大地坐标系下,SINS作为系统的位置环反馈,其航向和姿态测量值基于大地坐标系下完成解算。将安装在火炮上的SINS陀螺组测量值转换至大地坐标系下的火炮方位回转角速率和高低俯仰角速率,并乘以各自传动机构的传动比后,作为速率稳定环的反馈,实现速率稳定控制。考虑炮塔、火炮回转中心与重心不重合、载体处于六自由度运动状态等因素,采用Lagrange方法建立火炮、炮塔与载体之间动力学耦合模型,结合SINS测量模型、双电机拖动和电机伺服系统控制模型,对该控制方案进行了仿真验证。验证结果表明,火炮指向稳定跟踪系统实现方位和高低两个通道独立控制,使火炮指向在高角下保持高精度的稳定控制,在一定射角范围内具有良好跟踪性能,能够克服较宽频带载体姿态干扰,明显优于传统高炮位置解算式稳定。     

基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用

为了进行电磁轨道炮发射机理研究,研制了一套基于反向导通双晶复合晶体管（RSD）全固态开关的电容储能型脉冲功率电源。RSD开关采用可控等离子体换流技术,具有全面积均匀同步导通、开通损耗小、功率大、换流效率高、寿命长的特点。电源系统由16个64 kJ储能模块并联组成,采用一体化紧凑设计,内嵌充电、控制、保护与测量功能。系统额定电压18 kV、总储能1 MJ,可通过时序控制对放电波形进行调节,短路同步放电峰值可达960 kA. 系统在20 mm口径电磁轨道炮上进行了多次发射试验,结果表明脉冲电源系统可靠性高,一致性好,输出波形灵活可调,满足轨道炮超高速发射研究的需要。     

基于高压可调恒流源的电磁阀冗余供电系统

为满足在特殊环境下电磁供电的高可靠、高精度要求,提出一种基于高压可调恒流源的电磁阀冗余供电系统.采用双路自动切换供电及可调恒流源的设计方法,减少了整个系统的发热量.采用双冗余的供电设计方法,在紧急断电的情况下,系统自动切换至UPS不间断电源,以保证系统恒流源变换模块的可靠供电.实验结果表明,该系统能够可靠地进行双路进线电源自动切换和高精度的电流输出.该系统所采用的模块化、低功耗、双冗余等设计可为长期工作使用的装备提供一定的借鉴.     

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

随着电磁发射技术的发展,对脉冲功率电源特性的要求也越来越高,需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点,为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构,由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成,每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块,单个模块短路放电电流最大可达65 kA;充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成;控制系统具有两级控制结构,使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制;测量系统采用PXI系统,主从式网络结构,可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试,在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明,13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高,可以满足电磁发射实验的需求。     

双路宽光谱近红外声光可调谐滤光器驱动系统设计

为满足双路宽光谱近红外声光可调谐滤光器(NIR-AOTF)对其驱动系统的要求,设计了一种基于高速单片机和直接数字频率合成器(DDS)的射频双驱动系统,采用软件查表法将各个频段驱动信号所对应的电压幅值控制字做成表并保存在单片机中,实现了DDS在各个频段的恒功率输出,使得NIR-AOTF在不同的波长衍射效率最佳;该系统主要由信号源模块、功率放大模块、射频开关模块及上位机控制模块组成,通过上位机下发频率、电压及信号通道控制字来产生两路功率恒定的射频信号,经过功率放大电路,驱动系统的输出信号功率可达33～ 35 dBm,使NIR-AOTF达到最佳工作状态,其0级光谱衍射效率测量值最高可达73％,驱动系统较好地满足设计要求.     

超高射速武器电子点火系统研究与设计

以高性能单片机为控制核心,采取开关量控制的方法,利用单片机产生的定时脉冲,经光电隔离和功率放大,实现了超高射速武器顺序电子点火系统。为提高电子点火系统的安全可靠性,研究了弹丸发射启动条件,在点火控制模块的设计中参考联锁的思路,特别设计了底火状态检测部分,既可控制点火,又可计算底火的作用时间间隔和弹丸的实际发射速率。实验结果表明:设计的电子点火系统工作稳定可靠,达到了预期目标。     

热插拔技术在现场可更换模块中的应用研究

为了解决火炮电气控制系统中现场可更换模块在带电状态下的快速更换问题,提出一种热插拔电路的实现方法。阐述热插拔技术的工作原理,设计一种基于短针信号的信号热插拔电路和基于 LM5069芯片的电源热插拔电路,分别进行电源热插拔和信号热插拔实验。仿真实验结果表明：该热插拔电路设计具有正确性,能够成功应用于现场可更换模块中,有效提高了系统的可靠性和快速维修性。     

基于TL494 升压型DC-DC 稳压电源的设计

根据开关电源在各种电子产品中的发展趋势,介绍一种12 V转24 V的升压型DC-DC稳压电源。该电源采用TL494作为控制器件,根据其工作原理,合理选择了电源中的开关管、滤波电容、储能电感和续流二极管的参数设计,利用脉冲宽度调制技术进行电路控制,并通过控制开关管的导通时间,保持输出电压的稳定。仿真测试结果表明:该电路输出电压满载时变换效率大于70%,具有较高的安全性和可靠性。     

基于并行ARM 的弹载多通道高速测试系统

为了解决弹载环境下多通道数据实时采集存储以及时序准确控制的问题,采用并行ARM 设计,构建弹 载多通道高速测试系统。根据弹丸飞行特性和高速采样要求,采用模块化设计,分别对电源管理、存储控制和高速 存储进行算法设计,通过霍普金森杆和飞行试验验证了系统时序管理和高速采集存储的正确性。试验结果表明：该 测试系统能够在工作时序范围内完成多通道数据的实时采集和存储,满足可靠性和稳定性的要求。     

一种调制波的动态调整方法在三电平逆变器控制中的应用

为解决传统方法对三电平逆变器控制存在的输出电压总谐波畸变率高、中点电位不平衡等问题,设计一 种调制波的动态调整方法。以二极管箝位型三电平逆变器的控制方法为研究对象,对其在运行中出现的中点电位低 频波动现象进行分析,通过中点电位平衡运算实时计算出偏移量,并把偏移量叠加到中间相调制波分解成的上、下 调制波上,并选用数字信号处理作为主控制器,搭建三电平逆变器电路进行实验验证。实验结果表明：该方法控制 效果理想,所输出的交流电能质量能得到提高。