直流固态功率控制器的研究

论文摘要

固态功率控制器(SSPC)是集断路器线路保护功能和固态继电器可靠性于一体的智能开关装置。它采用功率MOSFET作为开关器件,具有开关速度快、无触点、无电弧、电磁干扰小、可靠性高以及便于计算机控制等特点。本文首先以28V固态功率控制器为例,对直流可编程固态功率控制器的设计和相关技术进行了介绍,主要包括控制时序、可编程技术、短路保护技术等。接着在此基础上,介绍了270V固态功率控制器的设计。通过对研制样机进行实验测试,初步验证设计的可行性。其次,应用元器件计数预计法对28V和270V样机分别进行了可靠性工程预估,得到了样机的失效率和平均寿命;根据四状态变量代码表,运用故障树分析法对故障进行定性分析;从短路干扰产生的原因及主要影响因素出发,对固态功率控制器的抗干扰性进行了分析和讨论,提出了几种电路改进方式,提高了系统的可靠性。最后,在Saber中搭建直流固态功率控制器的仿真分析模型,对使用固态功率控制器的基本配电网络加以仿真。分析发现固态功率控制器在实际配电网络中使用时可能出现的问题,提出改进措施和配置方法,并进行了仿真验证。为固态功率控制器的进一步改进和实际使用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 飞机直流电源系统的发展
• 1.1.2 飞机配电系统的发展
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 固态功率控制器的发展
• 1.2.2 固态功率控制器国内外研究现状
• 1.3 论文研究意义及主要内容
• 第二章 直流固态功率控制器设计
• 2.1 引言
• 2.2 直流固态功率控制器功能与总体结构
• 2.2.1 直流固态功率控制器设计要求
• 2.2.2 直流固态功率控制器工作原理
• 2.3 28V 直流固态功率控制器设计与相关技术研究
• 2.3.1 功率电路及驱动
• 2.3.2 状态锁存与控制时序
• 2.3.3 可编程技术研究
• 2.3.4 短路保护
• 2.4 270V 固态功率控制器设计与相关技术
• 2.4.1 270V 固态功率控制器总体设计
• 2.4.2 270V 固态功率控制器相关技术研究
• 2.5 固态功率控制器实验结果与分析
• 2.5.1 技术指标及相关要求
• 2.5.2 实验平台与条件
• 2.5.3 28V 固态功率控制器测试
• 2.5.4 270V 固态功率控制器测试
• 2.6 本章小结
• 第三章 直流固态功率控制器可靠性与故障诊断
• 3.1 引言
• 3.2 系统可靠性
• 3.2.1 可靠性定义
• 3.2.2 可靠性工程预计法
• 3.3 故障诊断与定位
• 3.3.1 固态功率控制器状态表
• 3.3.2 固态功率控制器故障树分析
• 3.4 抗干扰设计
• 3.4.1 功率电路等效电路模型
• 3.4.2 仿真分析与电路改进
• 3.5 小结
• 第四章 直流固态配电网络仿真
• 4.1 引言
• 4.2 仿真环境及固态功率控制器模型
• 4.2.1 Saber 软件简介
• 4.2.2 固态功率控制器元件模型建立
• 4.3 固态配电网络
• 4.3.1 飞机直流电网配电简介
• 4.3.2 SSPC 在级联网络中配合使用
• 4.3.3 SSPC 在余度配电中配合使用
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 后续工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文