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《空間磁場(chǎng)環(huán)境模擬線圈驅(qū)動(dòng)恒流源設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、2015年6月第4l卷第6期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2015V01．41NO．6http：ffbhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．onDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0403空間磁場(chǎng)環(huán)境模擬線圈驅(qū)動(dòng)恒流源設(shè)計(jì)張鵬飛，齊鉑金，鄭敏信+，張偉(北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，北京100191)摘要：針對(duì)空間磁場(chǎng)環(huán)境模擬線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度0～20Gs連續(xù)可調(diào)，磁場(chǎng)穩(wěn)定度優(yōu)于1％的要求，采用前級(jí)電壓源與后級(jí)電流源串聯(lián)的主電路
2、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合電壓雙閉環(huán)控制和電流閉環(huán)負(fù)反饋控制的方法，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的電流輸出，減小了功率金屬．氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的功耗，提高了恒流源的效率．測(cè)試結(jié)果表明：恒流源輸出電流0～10A連續(xù)可調(diào)，霍姆赫茲線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度能達(dá)到20Gs的設(shè)計(jì)要求，電流穩(wěn)定度優(yōu)于0．1％，磁場(chǎng)穩(wěn)定度優(yōu)于l％．關(guān)鍵詞：霍姆赫茲線圈；恒流源；功率金屬．氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)；比例積分微分(PID)控制；磁感應(yīng)強(qiáng)度中圖分類號(hào)：V19：TM937．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001．5965(2015)06—1102一06為提高航天產(chǎn)品空間應(yīng)用在軌可靠性和壽命，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)宇航元器件和
3、材料空間應(yīng)用品質(zhì)的提升，模擬航天產(chǎn)品在軌的外太空空間環(huán)境意義重大?．電磁場(chǎng)是誘發(fā)航天產(chǎn)品在軌故障的主要原因之一．為了獲得均勻的電磁場(chǎng)，通常采用霍姆赫茲線圈來(lái)產(chǎn)生電磁場(chǎng)怛3．其驅(qū)動(dòng)電源可采用恒壓源或恒流源，由于模擬空間電磁場(chǎng)環(huán)境的穩(wěn)定度要求較高(優(yōu)于1％)，若采用恒壓源驅(qū)動(dòng)霍姆赫茲線圈，線圈發(fā)熱會(huì)引起其阻值改變，使得線圈的電流也隨之變化，從而導(dǎo)致電磁場(chǎng)不穩(wěn)定；若采用恒流源驅(qū)動(dòng)霍姆赫茲線圈，則可以避免線圈電阻變化引起的勵(lì)磁電流變化，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電磁場(chǎng)p1．恒流源作為穩(wěn)定電源的一個(gè)分支，按功率器件的工作狀態(tài)不同，可分為開關(guān)型恒流源和線性恒流源．開關(guān)型恒流源效率較高，但高頻噪聲大，輸出紋波較大
4、；線性恒流源輸出電流穩(wěn)定，電路簡(jiǎn)單可靠，但其效率較低Ho．考慮到電磁場(chǎng)對(duì)穩(wěn)定度要求較高，本文采用線性恒流源驅(qū)動(dòng)霍姆赫茲線圈¨?．針對(duì)模擬線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度0—20Gs連續(xù)可調(diào)，磁場(chǎng)穩(wěn)定度優(yōu)于1％的要求，采用前級(jí)電壓源與后級(jí)電流源串聯(lián)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合電壓閉環(huán)控制和電流閉環(huán)負(fù)反饋控制的方法，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的恒流輸出．其中，電壓源采用適合中小功率的半橋逆變結(jié)構(gòu)，電流源采用功率金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal—Oxide—SemiconductorField—EffectTransistor，MOSFET)，并使其工作在線性放大區(qū)，以實(shí)現(xiàn)高精度恒流輸出．為了減小功率MOSFET的損耗，采
5、用MOSFET漏源極電壓閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓，不僅實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定電壓的輸出，而且使輸出電壓隨負(fù)載電流改變，始終將MOSFET的漏源電壓保持在較低的電壓，提高了恒流源的效率．1恒流源的構(gòu)成為了提高電流控制精度，恒流源采用前級(jí)電壓源與后級(jí)電流源串聯(lián)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)．其中，電收稿日期：2014-07-03；錄用日期：2014—10—11；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014．10．3011：12網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／lO．13700／j．bh．1001-5965．2014．0403．html基金項(xiàng)目：北京航空航天大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(YwF．14．JXXY-012)作
6、者簡(jiǎn)介：張鵬飛(1988一)，男，山西河津人，碩士研究生，zhangpengfeigrxx@163．eom*通訊作者：鄭敏信(1978一)，男，山西原平人，實(shí)驗(yàn)師，zhminxin@buaa．edu．1211，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電過程控制及自動(dòng)化和新能源技術(shù)．引用格式：張鵬飛，齊鉑金，鄭敏信，等．空間磁場(chǎng)環(huán)境模擬線圈驅(qū)動(dòng)恒流源設(shè)計(jì)fJJ．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，41f6)：1102—107．ZhangPF，QiBJ，ZhengMX，eta1．DesignofconstantcurrentsousetodriveanalogcoilofspacemageticenvironmentL
7、Ji．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015．41(6)：1102—1107(inChinese)．第6期張鵬飛，等：空間磁場(chǎng)環(huán)境模擬線圈驅(qū)動(dòng)恒流源設(shè)計(jì)1103壓源輸出電壓為0～50V連續(xù)可調(diào)，恒流源輸出電流為0—10A連續(xù)可調(diào)，其基本構(gòu)成如圖1所示．電壓源部分電流源部分圖1恒流源的基本構(gòu)成Fig．1Basiccompositionofconstantc
