【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达电源系统领域，具体涉及一种峰值功率供电系统。
技术介绍
1、相控阵雷达以其优异的技术特点得到广泛应用。而随着相控阵雷达功能越来越强，作用距离越来越远，对电源系统的供电功率需求越来越大、功率密度需求越来越高。在供电功率不断增大的同时，对雷达装备的机动性、快速架设以及良好的维修能力却不断提高。尤其是大型相控阵雷达具有高可靠、长脉宽发射、t/r组件小型化及负载端低压大电流供电的实际应用特点。
2、而常规的供电架构不仅导致阵面供电设备量大幅增加，严重影响到雷达机动性、快速架设以及良好的维修性。同时低压大电流的用电特点也导致阵面功率电缆又多又粗，走线复杂，不仅增加工程难度而且严重影响供电品质。因此雷达电源系统架构需要不断寻求技术创新和突破解决以上工程难题。
3、大型相控阵雷达体积大、功率高、传输距离远，低压传输架构线缆数量多、压降及损耗大、供电品质差，这些特点限制了其应用。因此，高压上阵面成为必选，高压上阵面架构分为高压交流上阵面和高压直流上阵面两种类型。高压交流上阵面架构通常应用于大中型功率低频段雷达供电系统中，该系统中阵面电源通常采用并联冗余的方案给t/r组件供电以提高系统的任务可靠性，也可以将阵面电源就近放置在t/r组件旁，采用分布化供电的方案。高压直流母线上阵面架构适用于大中型功率高频段雷达，高压直流由三相交流电经过ac/dc整流器模块形成直流母线，阵面上放置dc/dc电源模块将高压直流变换成低压直流给功放组件供电。这种架构的突出优点是传输电流小、线损小，效率较高，阵面体积重量可以大幅度降
4、但是大型相控阵雷达大脉宽发射工作方式需要大量的储能电容提供峰值功率，尽管当前电解电容的容积比在所有电容当中最高，但是其体积重量占比在阵面供电单元当中依然十分突出，限制了雷达阵面向轻薄化方向发展。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种峰值功率供电系统，该系统的应用将大型相控阵雷达阵面功率密度大幅度提高，为实现阵面轻薄化及良好的维修性创造了必要条件，从而解决大型相控阵雷达高机动、轻薄化、良好的维修性以及t/r组件优异的动态供电品质。本专利技术通过高压直流上阵面进子阵，搭建分布式峰值功率供电架构，从而去掉大量的储能电容实现无储能设计。实现本专利技术后可以大幅度提高雷达阵面功率密度、降低传输损耗，提高系统的可靠性、及动态性能。由于实现了无储能电容以及高功率密度模块化设计，阵面体积重量大幅度降低。此外阵面有源单元可灵活设计，雷达阵面维修性得到大幅度提升。
2、实现本专利技术的技术方案主要包括几个方面，一是高密度脉冲电源，需要解决高动态响应和高密度问题。二是高压(800v)直流上阵面，需要解决高压直流的来源及功率冲击抑制问题，三是解决高密度脉冲电源电磁兼容性问题。
3、一、高压(800v)直流输入、高功率密度脉冲电源技术方案
4、实现本专利技术的系统，一体化高密度脉冲电源是方案核心，脉冲电源模块需同时具备两个技术特点，一是需具备高功率密度特点，二是具备高动态特性以满足较小的瞬态顶降要求。
5、高密度脉冲电源采用谐振式单级两电平拓扑，此电路拓扑简单、可靠。开关频率提高至200khz，平面变压器、滤波电感、谐振电感采用组合式集成化设计提高功率密度；采用铜基板散热及板间互联工艺提高散热效率及维修性；逆变功率管以及输出高频整流管均采用三代半导体功率器件提高组件电源可靠性及转换效率；常规si mosfet在几百khz开关频率下开关速度慢、损耗较大，无法满足高效、高功率密度需求，采用第三代半导体开关器件sic mosfet可有效解决常规si mosfet的固有缺陷。
6、二、可控整流方案提供高压直流母线
7、采用本专利技术的系统，一是高压直流母线需要通过高密度整理器实现，二是大脉宽发射造成的功率冲击需要通过可控整流器抑制。
8、可控整流电源由vienna电路+llc电路组成，基于双向开关的三相三开关vienna电路由于采用三电平拓扑控制，电流谐波含量得到更有效的抑制，减小了电网侧滤波器和emi滤波器的设计压力，同时功率开关管利用率高，可高频工作，不会出现管子直通现象，因此三相pfc电路拓扑选择vienna整流电路。三相交流电经过一个三相vienna整流器模块变换成800v直流母线后级通过llc电路将800v直流转换至隔离的800v直流电压送至阵面，作为阵面组件内高密度脉冲电源模块的输入母线，基于功率波动抑制功能算法可将峰值功率造成的功率抑制进行抑制。
9、三、电磁兼容性方案
10、高频整流器以及高密度阵面电源模块功率变换时产生强电磁干扰需要采取抑制，主要通过两个方面进行抑制。一是传导干扰抑制，为了抑制传导干扰，在可控整流电源以及高密度脉冲电源输入端口加装电源线滤波器，采取共模+差模滤波的方案，共模电感为输入高频共模噪声提供了高阻抗回路，与共模电容组成了1阶共模滤波器，为内部的共模噪声提供低阻抗回路，差模滤波采用2阶电容滤波的方案。二是辐射干扰抑制，为了有效抑制辐射干扰，确保组件电源一体化设计后，阵面脉冲电源对t/r组件内其它电磁敏感单元不造成干扰，采取了分区域放置并设计专门屏蔽腔体的方案，将高功率密度电源模块等干扰源进行结构屏蔽。
11、本专利技术的有益效果在于
12、1、发实现了t/r组件端口无储能电容设计，大幅提高了雷达阵面供电单元的体积重量及功率密度(约2倍)，实现了雷达阵面的轻薄化及良好的维修性。
13、2、大幅减少了传输损耗，整机效率提高了2-3个百分点。
14、3、实现峰值功率供电架构，电源模块动态性提高了4-5倍，t/r组件供电品质大幅提高。
15、4、采用高压直流进组件后，模块化设计的阵面电源生产效率大幅度提高了3-4倍，成本大幅度降低。
16、5、容易实现雷达阵面的积木化，功率可扩展，大力推进了雷达阵面技术的发展。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种峰值功率供电系统，其特征在于：包括交流电源滤波器、可控整流电源、功率冲击抑制模块、脉冲功率电缆和高密度脉冲电源；
2.根据权利要求1所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：在高密度脉冲电源前，还设置有直流电源滤波器，主实现对高功率脉冲电源传导噪声进行抑制。
3.根据权利要求1或2所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：所述高密度脉冲电源采用谐振式单级两电平拓扑，开关频率200KHz，平面变压器、滤波电感、谐振电感采用组合式集成化设计，逆变功率管以及输出高频整流管均采用三代半导体功率器件，功率MOS为第三代半导体开关器件。
4.根据权利要求3所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：所述可控整流电源由Vienna电路和LLC电路组成，三相交流电经过三相Vienna电路变换成800V直流母线后通过LLC电路将800V直流转换至隔离的800V直流电压送至雷达阵面，作为阵面组件内高密度脉冲电源模块的输入母线。
5.根据权利要求4所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：在雷达阵面内，高密度脉冲电源分区域放置，并配有屏蔽腔体，进行结构屏蔽
6.根据权利要求5所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：采用铜基板进行散热及板间互联。
...【技术特征摘要】
1.一种峰值功率供电系统，其特征在于：包括交流电源滤波器、可控整流电源、功率冲击抑制模块、脉冲功率电缆和高密度脉冲电源；
2.根据权利要求1所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：在高密度脉冲电源前，还设置有直流电源滤波器，主实现对高功率脉冲电源传导噪声进行抑制。
3.根据权利要求1或2所述的一种峰值功率供电系统，其特征在于：所述高密度脉冲电源采用谐振式单级两电平拓扑，开关频率200khz，平面变压器、滤波电感、谐振电感采用组合式集成化设计，逆变功率管以及输出高频整流管均采用三代半导体功率器件，功率mos为第三代半导体开关器件。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建明，马超，江涛，张才清，张玉华，卢胜利，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。