導(dǎo)語：S3R電路優(yōu)化設(shè)計(jì)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1s3r電路工作原理

S3R分流調(diào)節(jié)控制電路通過采樣母線電壓獲得功率信息，產(chǎn)生控制信號(hào)在分流域、充電域和放電域3個(gè)域內(nèi)分別對分流調(diào)節(jié)器、充電控制器及放電控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)軌道周期1次電源母線調(diào)節(jié)．S3R調(diào)節(jié)原理為母線主誤差放大電路輸出信號(hào)在一定范圍內(nèi)與S3R的一定工作模式對應(yīng)．當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)，母線電壓升高，MEA電壓升高，分流電路依次進(jìn)入分流狀態(tài);反之，當(dāng)負(fù)載加重，母線電壓降低，MEA電壓降低，分流電路依次進(jìn)入供電狀態(tài)．

2S3R電路線性模型和控制閉環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1功率級(jí)模型及其線性化

S3R控制環(huán)路模型可以簡化成由誤差電壓作為控制輸入端，輸出電流作為最終控制結(jié)果的模型，忽略遲滯比較器的非線性功能，將n個(gè)滯環(huán)控制器按照滯環(huán)電壓與所對應(yīng)的電流排列起來，如圖3所示，雖然兩級(jí)不是完全按照對角線連接起來，但是隨著級(jí)數(shù)的增加，就可以把它近似線性化，簡化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)．

2.2控制環(huán)路設(shè)計(jì)

S3R電路控制環(huán)路工作原理為當(dāng)方陣供電電流超出負(fù)載要求時(shí)，母線電容充電，母線誤差放大信號(hào)UMEA升高并達(dá)到回差比較電路設(shè)計(jì)的比較上限時(shí)，對應(yīng)分流開關(guān)管短路．當(dāng)方陣供電電流不滿足負(fù)載要求時(shí)，母線電容放電，母線誤差放大信號(hào)UMEA下降并達(dá)到回差比較電路設(shè)計(jì)的比較下限時(shí)，對應(yīng)分流開關(guān)管開路．

3S3R電路穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過對S3R電路常態(tài)仿真分析，母線輸出電壓滿足(42±0.5)V標(biāo)稱要求，然后對電路進(jìn)行靈敏度仿真分析，考慮當(dāng)電路各個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，母線輸出電壓范圍有多大程度的變化，據(jù)此找出可能引起母線輸出電壓最大變化的器件或參數(shù)，并確定在接下來的設(shè)計(jì)流程中著重處理哪些參數(shù)．靈敏度分析結(jié)果的數(shù)值越大，相應(yīng)參數(shù)對輸出變化的影響越大．通過靈敏度分析，找到對電路母線電壓輸出范圍影響最大的參數(shù)，下面基于參數(shù)掃描分析穩(wěn)壓管，母線濾波電容，方陣電流，負(fù)載功率變化對母線電壓的影響，并對母線濾波電容進(jìn)行優(yōu)化．本文對S3R電路進(jìn)行最壞情況分析．具體過程如下:確定單級(jí)S3R電路為最壞情況分析電路對象;然后針對S3R電路工作環(huán)境及任務(wù)情況，定義最壞情況條件，令S3R電路參數(shù)值在表2浮動(dòng)范圍內(nèi)按照正態(tài)分布隨機(jī)取樣;對所取樣的參數(shù)值進(jìn)行100次蒙特卡洛分析，檢驗(yàn)在最壞情況下，器件在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)對母線電壓輸出的影響。

4結(jié)論

1)對在saber中搭建的S3R電路模型進(jìn)行常態(tài)仿真分析，結(jié)果表明母線輸出(42±0.2)V電壓，滿足±0.5V波動(dòng)范圍要求．

2)通過靈敏度分析找到對S3R電路母線輸出性能影響最大的元器件．通過參數(shù)掃描分析，對母線濾波電容參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定母線濾波電容為6mF時(shí)，S3R電路母線電壓輸出穩(wěn)定性更好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快，過沖更小;穩(wěn)壓管在受－40～80℃溫度影響變化內(nèi)，電路母線電壓輸出滿足在(42±0.5)V波動(dòng)．并檢驗(yàn)了單級(jí)S3R電路在一定方陣電流供給下的帶載能力;

3)考慮在最壞情況下，指定電路中元器件參數(shù)在一定范圍內(nèi)按照正態(tài)分布，對S3R電路進(jìn)行100次蒙特卡洛分析，穩(wěn)態(tài)時(shí)，母線電壓輸出為41.799～42.154V，滿足紋波±0.5V誤差要求;對S3R電路分流器件進(jìn)行最壞情況應(yīng)力分析，結(jié)果表明，電路中分流器件降額數(shù)值在50%以下，滿足器件降額要求．

4)基于三級(jí)S3R電路模型，檢驗(yàn)負(fù)載突變工況下，電路通過參考電壓高的級(jí)對母線進(jìn)行供電，參考電壓低的級(jí)對地分流，實(shí)現(xiàn)母線電壓41.725～42.389V穩(wěn)定輸出;檢驗(yàn)第二級(jí)方陣電流失效工況下，通過第一級(jí)分流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)母線電壓，實(shí)現(xiàn)母線電壓紋波±0.5V內(nèi)穩(wěn)定輸出．

作者:李冬輝 高金艷 單位:天津大學(xué) 國防科技大學(xué)