卫星载荷安装平台结构轻量优化与仿真分析

结构轻量化是目前航天器设计的发展趋势.以国内某高精度成像卫星有效载荷安装平台为对象,为了降低卫星平台的质量,同时满足其在复杂外热流环境下的热变形要求,分别采用拓扑优化与铺层优化两种方法对卫星安装平台进行轻量优化设计.在整星有限元热变形分析基础上,以载荷安装平台的质量最轻为目标,对结构进行优化设计,并对整星进行模态分析以验证设计方案的可靠性.两种优化方法均满足结构热变形设计要求,相比拓扑优化方法,铺层优化方法可以大幅降低安装平台质量,并且可行性高.     

同步整流死区问题解决方案的研究

本文提出了周期性变结构整形理论，用来解决某些DC-DC变换器同步整流驱动死区的问题。利用该理论分析了一种现有的电荷自维持电路，构造出了四种新颖的周期性变结构整形电路。设计者可以从这五种电路种选择合适的结构，也可以利用周期性变结构整形理论来构造其它的结构。最后，实验结果进一步验证了该理论的正确性和实用性。     

宽输入电压范围Buck型变流器小信号环路

Buck型变流器的功率级小信号传递函数会随输入电压变化而变化,对于宽输入电压范围的应用,会出现稳定性和动态不能兼顾的问题。详细分析了Buck型变流器小信号特性,总结了通常的设计方法,并且提出了采用输入电压作为补偿量去影响PWM锯齿波斜率的方案,从而抵消功率级中输入电压的影响。给出了一次侧控制和二次侧控制时具体的输入电压补偿电路。采用补偿电路的Buck型变流器在不同输入电压下环路增益的博德图一致性非常好,变换器能够取得较好的稳定性和动态。该方案解决了宽输入电压范围Buck型变流器的小信号设计问题,使得Buck型变流器更加适合于系统集成。     

双管反激变换器占空比的拓展技术

为了克服传统双管反激变换器占空比不能大于50%的缺点，同时又保持主开关管低电压应力的优点，提出了两种宽范围双管反激变换器.在传统双管反激结构的基础上去掉一个钳位二极管，并且对两个开关的关断时序进行合理控制，使得两个主开关管分别承受输入电压和输出电压.详细分析了宽范围反激变换器的工作原理，并且从有效占空比的范围以及占空比对输入电压、输出电压的调节能力阐明了变换器的宽范围适应性.经输入电压为100～400 V，开关频率为108 kHz，功率为100 W的样机验证，这两种宽范围双管反激变换器的满载占空比范围为32％～68％，变换效率达89％，适用于宽范围高电压输入的场合.     

软开关同步升降压变换器的研究

研究了一种软开关同步升降压变换器。该升降压变换器的滤波电感设计得比较小，使得电感上电流可以反向，分别通过正向电流和反向电流对两个同步整流管的结电容进行充放电，为软开关创造条件。此方法适用于较低压输出、较高功率密度的场合。根据两个开关管实现软开关的务件不同，提出了强管和弱管的概念，给出了满足软开关条件的设计方法。并以一个输入28V、输出20V／3A、开关频率为200kHz的软开关同步升降压变换器的样机进一步验证了上述方法的正确性，其满载效率达到了94．2％。     

一种新颖的同步整流驱动电路

电荷自维持电路可以较好地解决双管正激变换器、谐振复位正激变换器、RCD复位正激变换器等拓扑同步整流采用自驱动方案而出现的死区问题。该文提出了一种新颖的电荷自维持电路，它比现有的电荷自维持电路在结构上更加简单，共态导通的时间更加短，抗干扰能力更强，驱动损耗更小。最后通过实验验证了该电路的有效性和实用性。     

中小功率系统集成DC/DC标准模块的一族候选拓扑

有源箝位正激型变换器(简称ACF)以其极佳的宽范围适应性、较低的开关电应力、简单的同步整流自驱动方式而被选为中小功率电力电子系统集成中DC／DC标准模块的较佳候选拓扑。该文将系统地总结各种经典的ACF结构，同时也将提出一些新颖的结构以及独特的观点，使得ACF更加的完善。根据．ACF的特点，将它拆成原边电路和副边电路两部分独立来描述，以适应不同输入要求和输出要求。最后将原副边电路配合起来，论述了ACF的三种控制性软开关的方案，以及提出以可选择性外挂配件的思路，根据不同的使用场合选择硬开关或是软开关工作状态。最后，实验结果验证了以上的分析和理论。     

高集成度中间母线变流器的设计

研究了一种高集成度中间母线变流器,该变流器使用了最新推出的、集控制、驱动、保护及软启动等功能于一身的专用芯片IR2086S,与传统的PWM芯片相比,IR2086S具有集成度高的优点.另外,该芯片具有独特的输入电压控制的变频功能,使得不同输入电压下变压器的设计得以优化.因此,利用该芯片设计的中间母线变流器在成本、体积、功能方面具有强大的竞争力.介绍了该芯片的使用方法和技术要点,并进行了实验验证.     

结构尺寸对Ti6Al4V多孔结构力学性能的影响

采用激光选区熔化技术制造了不同单元结构尺寸（1~6 mm）、孔隙率（40~80%）的拓扑优化多孔阵列结构,研究了单元结构尺寸对其压缩形变规律和弹性性能的影响。结果表明,多孔阵列结构的抗压强度、弹性模量均与单元结构尺寸成反比,抗压强度在126~199 MPa,弹性模量在3.5~55.47 GPa;压缩应力-应变曲线与单元结构尺寸有关,分别遵循弹性、弹脆性和脆性多孔材料三种应力应变规律;通过数值模拟多孔阵列结构的压缩形变过程,解释了两种45°断裂带的成因,力学性能与实验结果基本吻合;利用Gibson-Ashby模型评价多孔结构的稳定性,稳定性参数C与单元结构尺寸成反比;给出Gibson-Ashby拟合方程,特征参数n随单元结构尺寸增加而增大;建立了单元结构尺寸、相对密度和相对弹性模量的三维曲面数学模型,提出骨植入体的设计区域。     

一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器

该文提出了一种RCD复位双管正激型DC／DC变换器。它继承了RCD复位单管正激变换器占空比可以大于50％的优点,克服了RCD复位单管正激变换器开关电压应力大和励磁能量完全消耗在R上而使得变换效率低的缺点。所推荐的RCD复位双管正激型DC／DC变换器的复位电容只起到补偿复位的作用,复位电阻R上消耗的能量只是原来RCD复位单管正激变换器的几分之一。因此该变换器可以应用于高压输入场合或是宽范围、高效率要求的场合,可提高RCD复位方式的可行性和实用性。最后通过实验证实了该拓扑上述的优点。