LHT-100霍尔推力器宽功率范围工作实验研究

为了研究兰州空间技术物理研究所口径为100mm的LHT-100霍尔推力器宽功率范围工作性能,从实验的角度研究了放电电压100~400V、放电功率500~1800W时LHT-100霍尔推力器的工作性能。实验结果表明,LHT-100霍尔推力器可以在较宽功率范围内正常工作,放电特性和推力性能稳定,推力变化范围为30~95mN,比冲变化范围为600~1950s,推力效率变化范围为18%~53%,功率推力比变化范围为14.3~18.4W/mN。

带有分段饱和电感的宽功率范围双向Buck/Boost变换器研究

为解决固定的电感器设计通常导致变换器轻载时电流纹波较大、重载时动态性能较差的问题,文章提出了使用分段饱和电感器代替固定电感器设计宽功率范围双向Buck/Boost变换器,利用饱和电感的非线性特点,使电感值跟随负载与传输功率的大小而变化。在分析双向Buck/Boost变换器工作原理的基础上,讨论了电感值对系统的影响,给出了饱和电感器的设计步骤,并通过仿真与实验证明了上述方法的正确性与可行性。

一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路

本文提出一种具有超宽输入功率范围的三路整流电路.通过在三条整流支路中采用不同阈值电压的二极管,使每条支路对不同输入功率进行高效整流,三条整流支路协同作用,使所提出的整流电路能够在超宽输入功率范围内保持高效率工作;设计并实现了一个工作在2.4 GHz的三支路整流电路,三条整流支路分别实现在-10~11、11~24和24~35 dBm的功率范围内,效率保持在30%以上.测试结果表明:在-6~25 dBm的输入功率范围内,电路的转换效率均可保持在40%以上,最高效率可以达到71.2%.所提出的整流电路对输入功率的灵敏度较低,能够在超宽输入功率范围内实现高效率能量转换,可用于能量收集或动态无线能量传输系统中.

40cm离子推力器功率宽范围工作实验研究

深空探测任务要求太阳能电推进系统具有大推力、高比冲特性,同时随着航天器离开太阳距离的增加,太阳能效率快速降低,要求电推进系统具备功率宽范围高效工作能力。为了研究兰州空间技术物理研究所研制的40cm离子推力器功率宽范围工作能力,从实验角度研究了1~10k W 40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。通过对离子推力器工作参数和性能的分析与计算,依据功率调节方法确定了40cm离子推力器1~10k W多模式工作点电参数;通过阴极流率优化和放电损耗优化实验确定了多模式工作点最佳供气参数。在设计确定的电参数和实验确定的供气参数下,开展了1~10k W调节实验,获取了40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。实验结果表明:40cm离子推力器可在1~10k W内稳定工作,推力42~336m N,比冲2174~4389s,效率41%~72%;随功率增加效率增高,当功率大于2.5k W时效率大于63%。

用于能量收集的低功率宽带宽输入整流器

本文提出了一种具有宽动态输入功率范围的宽带整流器,主要用于低输入功率条件。提出的整流器利用肖特基二极管的单向导电性和并联型电路拓扑结构进行整流。在提出的结构中,采用了由两级微带线和匹配电感组成的宽带阻抗匹配网络,以减少失配损耗,并在工作范围内实现高射频到直流的功率转换效率(PCE)。其中匹配电感是为了抵消二极管的电容。提出的整流器被设计、优化、仿真、制造和测试。测试结果与仿真结果非常吻合。在输入功率范围为-1~10 dBm,带宽为1.8~2.8 GHz(相对带宽为43.4%)的情况下,PCE大于50%。此外,在输入功率为10 dBm时,PCE峰值为76.4%。与以前的类似工作相比,本文提出的整流器工作于最低的功率水平,使其在射频能量收集的发展中具有重要的应用前景。

宽功率微波整流电路研究进展

无线能量传输可以摆脱线缆的限制,实现传感器的远距离无线充电、无电池设备的低功率能量收集等.首先介绍了无线能量传输的研究意义和工作原理,接着引出了其接收端的整流电路效率易受到输入功率波动影响的问题,并简要介绍了目前的一些解决方案;在此基础上介绍了3种采用无源网络减小对输入功率敏感的整流电路结构,这些结构能使电路在更宽的功率范围内实现高效率整流;最后展望了微波整流电路未来的一些研究方向.

多模式离子推力器流率特性实验研究

为了使多模式离子推力器在宽功率范围内性能和可靠性最优,基于30cm多模式离子推力器,通过实验开展了阴极和中和器羽状模式转变点流率、放电电压30V对应阴极流率和放电损耗曲线与束电流关系研究。30cm多模式离子推力器束电流从0.3A增加到3.3A时,阴极羽状模式转变点流率值从0.017mg/s增加到0.163mg/s,放电电压30V对应阴极流率从0.129mg/s增加到0.231mg/s,中和器羽状模式转变点流率从0.030mg/s增加到0.191mg/s。随放电室工质利用率的增加,当束电流<1.5A时,放电损耗迅速增加;然而当束电流>1.5A时,放电损耗对放电室工质利用率的变化较为迟钝。基于上述流率特性实验结果,完成了30cm多模式离子推力器在0.3~5kW宽功率内35个工作点最佳流率设计和评价。在设计的工作流率下,放电电压均<30V,阴极和中和器均工作在点状模式,实测推力为9.6~185.2mN,比冲为1332~3568s,功率为258~4761W。

离子推力器多模式化研究

为了实现离子推力器多模式化,分析了离子推力器功率宽范围调节限制因素,提出了两种宽范围调节策略;针对我国小行星探测任务,完成了30cm多模式离子推力器研制、功率宽范围调节限制条件确定、以及两种调节策略下多模式工作点设计及对比研究。结果显示,通过降低放电室磁场强度可延伸离子推力器最小稳定工作功率,提高束流均匀性,实现离子推力器更宽功率范围多工作点设计;功率宽范围调节主要是屏栅电压和束电流的宽范围调节,二者通过栅极导流系数限制和交叉限制而约束;推力随功率增加呈线性增加关系,比冲随功率的增加总体上呈先快速增加后趋于稳定的趋势;30cm多模式离子推力器在0.25kW^5kW内稳定工作,推力10mN^186mN,比冲1522s^3586s。

射频/微波能量收集系统的整流电路研究进展

射频/微波能量收集系统以可持续、环保等优点在无线传感器网络、可穿戴设备等领域具有广泛应用前景。对近年来射频/微波能量收集系统的整流电路的研究进展进行了概述。分析并讨论了整流电路的技术指标和电路结构,分别从器件研究和电路设计两个方面对整流电路的研究进展进行分析、归纳。从原理、性能提升等方面分析具有低的零偏压电阻值的自旋二极管应用于微瓦量级信号整流电路的潜力;从微弱信号整流、宽输入功率范围信号整流、高功率转换效率整流、阻抗去敏感化4个方面分析了整流电路设计的关键问题,归纳出有效的解决途径并对整流电路的发展趋势进行了展望。

独立光伏发电跟踪系统的设计

太阳能面板的输出特性随着辐照度和环境温度变化具有较强的非线性性,文章用经济简单的方法综合考虑辐照度和温度的影响,用光敏传感器采集太阳光角度信息经单片机处理后控制双轴机构,跟踪太阳方位角和高度角,用负温度系数热敏电阻动态调节主功率电路限流点,巧妙地实现宽温度范围内的最大功率点跟踪,以提高太阳能面板的利用率。