[發明專利]一種功率波動抑制系統及其設計方法

有效

• 申請號: 202011450729.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112636585B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 謝寧;華明;孫勇;盧勝利;孫祥;賈立朋
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/04;H02J1/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發明公開了一種功率波動抑制系統及其設計方法，采用平臺直流電提供高壓直流電，經過功率波動抑制Boost變換器和DC/DC變換器，輸出低壓直流電，將用電設備等效為可控開關、儲能電容和等效電阻，形成用電設備脈沖負載，相比較于現有的供電系統，降低了功率波動幅度，不僅可以應用于艦載雷達系統，也可以應用于其他具有脈沖負載的場合。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，具體涉及一種功率波動抑制技術。

背景技術

現代雷達向分布式相控陣雷達發展，系統輻射功率逐步增大，系統供電功率達到兆瓦量級，一些平臺的供電設備容量與雷達系統供電需求處于同一個功率量級上，使雷達系統與平臺供電系統的穩定性問題日益突出。

雷達的多功能發展使脈沖負載的工作模式更加復雜，特別是毫秒級脈寬引起的雷達系統輸入功率出現大幅波動，對供電平臺的頻率和電壓穩定性造成嚴重影響。

為了適應未來艦船全電系統的發展，高壓直流供電架構更有利于系統可靠性設計，可以大幅降低傳輸電纜的重量，便于構建環形微電網，實現整個艦船供電系統的配電自重構，對提高供電系統可靠性具有重要意義。

采用高壓直流供電，可以集中補償脈沖能量，抑制功率波動，因此一些艦載平臺采用高壓直流供電架構向艦載設備提供電能。雷達作為艦載的重要大功率電子設備，分布式架構是雷達電源系統的發展趨勢，電源與組件一體化設計使得電源按照峰值功率設計。由于雷達陣面負載發射組件所消耗的功率占雷達系統耗電總功率的大部分，該部分負載為脈沖負載工作時引起劇烈的功率波動，使供電側的輸入功率在空載與滿載之間波動，導致雷達電源系統供電側的功率波動問題更加嚴重，嚴重影響供電平臺與雷達電源系統的穩定性，必須采取功率波動抑制措施，提高整個艦船供電系統的可靠性和穩定性。

問題是由相控陣雷達的長脈寬脈沖負載及其復雜工作模式引起的，為了適應未來艦船和現代電子設備的發展，保證供電平臺與雷達系統之間的系統穩定性，針對雷達脈沖負載采取功率波動抑制措施是比較有效的解決方案，大幅降低供電側的功率波動程度，為構建分布式雷達電源系統奠定基礎，填補國內在該領域的空白。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的問題，提出了一種功率波動抑制系統及其設計方法，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

系統包括：平臺直流電、功率波動抑制Boost變換器和DC/DC變換器，采用平臺直流電提供高壓直流電，經過功率波動抑制Boost變換器和DC/DC變換器，為用電設備提供低壓直流電；將用電設備等效為可控開關、儲能電容和等效電阻，由可控開關、儲能電容和等效電阻形成用電設備脈沖負載。

脈沖負載的工作模式多樣，長脈寬對應的脈沖負載引起的功率波動更為劇烈，當外部信號為1時，可控開關閉合，低壓直流電和儲能電容同時為等效電阻供電，當外部信號為0時，可控開關斷開。

進一步的，功率波動抑制Boost變換器包括：功率傳輸電路和波動抑制電路；功率傳輸電路包括：電感、開關管、電流傳感器、二極管、儲能電容、等效負載和電壓傳感器；波動抑制電路包括：第一減法器、第二減法器、波動抑制控制器、電流控制器、占空比限幅器、限流器、數值比較器、驅動器、三角波發生器；電壓傳感器輸出電壓信號，與電壓指令信號經過第一減法器，得到電壓誤差信號，經過波動抑制控制器和限流器，得到電流指令信號；輸入電流經過電感和電流傳感器，得到電感電流，與電流指令信號經過第二減法器，得到電流誤差信號，經過電流控制器和占空比限幅器，得到占空比信號；三角波發生器輸出三角波，與占空比信號經過數值比較器，得到開關驅動信號，經驅動器產生電壓信號，驅動開關管，控制開關管的導通和關閉，以控制儲能電容的電壓。