[发明专利]一种功率波动抑制系统及其设计方法

说明书

本发明公开了一种功率波动抑制系统及其设计方法，采用平台直流电提供高压直流电，经过功率波动抑制Boost变换器和DC/DC变换器，输出低压直流电，将用电设备等效为可控开关、储能电容和等效电阻，形成用电设备脉冲负载，相比较于现有的供电系统，降低了功率波动幅度，不仅可以应用于舰载雷达系统，也可以应用于其他具有脉冲负载的场合。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种功率波动抑制技术。

背景技术

现代雷达向分布式相控阵雷达发展，系统辐射功率逐步增大，系统供电功率达到兆瓦量级，一些平台的供电设备容量与雷达系统供电需求处于同一个功率量级上，使雷达系统与平台供电系统的稳定性问题日益突出。

雷达的多功能发展使脉冲负载的工作模式更加复杂，特别是毫秒级脉宽引起的雷达系统输入功率出现大幅波动，对供电平台的频率和电压稳定性造成严重影响。

为了适应未来舰船全电系统的发展，高压直流供电架构更有利于系统可靠性设计，可以大幅降低传输电缆的重量，便于构建环形微电网，实现整个舰船供电系统的配电自重构，对提高供电系统可靠性具有重要意义。

采用高压直流供电，可以集中补偿脉冲能量，抑制功率波动，因此一些舰载平台采用高压直流供电架构向舰载设备提供电能。雷达作为舰载的重要大功率电子设备，分布式架构是雷达电源系统的发展趋势，电源与组件一体化设计使得电源按照峰值功率设计。由于雷达阵面负载发射组件所消耗的功率占雷达系统耗电总功率的大部分，该部分负载为脉冲负载工作时引起剧烈的功率波动，使供电侧的输入功率在空载与满载之间波动，导致雷达电源系统供电侧的功率波动问题更加严重，严重影响供电平台与雷达电源系统的稳定性，必须采取功率波动抑制措施，提高整个舰船供电系统的可靠性和稳定性。

问题是由相控阵雷达的长脉宽脉冲负载及其复杂工作模式引起的，为了适应未来舰船和现代电子设备的发展，保证供电平台与雷达系统之间的系统稳定性，针对雷达脉冲负载采取功率波动抑制措施是比较有效的解决方案，大幅降低供电侧的功率波动程度，为构建分布式雷达电源系统奠定基础，填补国内在该领域的空白。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种功率波动抑制系统及其设计方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

系统包括：平台直流电、功率波动抑制Boost变换器和DC/DC变换器，采用平台直流电提供高压直流电，经过功率波动抑制Boost变换器和DC/DC变换器，为用电设备提供低压直流电；将用电设备等效为可控开关、储能电容和等效电阻，由可控开关、储能电容和等效电阻形成用电设备脉冲负载。

脉冲负载的工作模式多样，长脉宽对应的脉冲负载引起的功率波动更为剧烈，当外部信号为1时，可控开关闭合，低压直流电和储能电容同时为等效电阻供电，当外部信号为0时，可控开关断开。

进一步的，功率波动抑制Boost变换器包括：功率传输电路和波动抑制电路；功率传输电路包括：电感、开关管、电流传感器、二极管、储能电容、等效负载和电压传感器；波动抑制电路包括：第一减法器、第二减法器、波动抑制控制器、电流控制器、占空比限幅器、限流器、数值比较器、驱动器、三角波发生器；电压传感器输出电压信号，与电压指令信号经过第一减法器，得到电压误差信号，经过波动抑制控制器和限流器，得到电流指令信号；输入电流经过电感和电流传感器，得到电感电流，与电流指令信号经过第二减法器，得到电流误差信号，经过电流控制器和占空比限幅器，得到占空比信号；三角波发生器输出三角波，与占空比信号经过数值比较器，得到开关驱动信号，经驱动器产生电压信号，驱动开关管，控制开关管的导通和关闭，以控制储能电容的电压。