[发明专利]用于航天器直流负载输入阻抗测量的交直流叠加电压源

说明书

本申请提供了一种交直流叠加电压源，包括：交流扰动信号模块，用于生成交流扰动信号；运算放大器模块，具有第一输入端、第二输入端、输出端；MOS管模块，包括一个MOS管或并联的多个MOS管；直流电源，用于提供直流电压；分压电阻模块。MOS管模块与分压电阻模块串联在直流电源的正负极之间，MOS管模块的源极连接到直流电源的正极，MOS管模块的漏极连接到分压电阻模块，运算放大器模块的输出端连接到MOS管模块的栅极，用于驱动MOS管模块，MOS管模块的漏极连接到运算放大器模块的第二输入端，MOS管模块和运算放大器模块构成负反馈回路，交流扰动信号模块生成的交流扰动信号被输入到运算放大器模块，经运算放大器放大后输入到MOS管模块的栅极。

技术领域

本申请整体上涉及一种用于航天器直流负载输入阻抗测量系统的交直流叠加电压源。

背景技术

在航天器等直流电源-负载系统中，为了测试系统的稳定性，需确保电源-负载系统稳定运行，进一步则需要测量负载的输入阻抗值，此阻抗值是一个交流复阻抗值。为了测量负载在运行工况(输入电压、输入电流)下的输入阻抗，需要一种叠加了交流电压信号的直流大功率电源。

电子科技大学王胜利等人基于添加变压器的思想，研究了在油纸绝缘测试系统中应用的交直流叠加电源，设计了通过隔离叠加电路，实现了由单独控制的直流源直流电压与对称方波相叠加的电路；中国电力科学研究院李博等人设计了在高电压与绝缘应用环境中的一种交流叠加直流的合成电压实验电源；中车青岛四方股份有限公司杨盼奎等人设计了用于牵引变流器逆变模块电容局部放电测试平台的交直流叠加电源，交流电和直流电并接于分压器，得到交直流叠加电源；智能计算与信息处理教育部重点实验室的彭寒梅等人研究了在高压输电环境中的交直流叠加输电系统，基于Zigzag(曲折接线)变压器的理论特性和避免磁饱和机理，设计了采用Zigzag(曲折接线)变压器的交直流叠加输电系统。

综合分析，以上研究都是采用变压器耦合方式进行扰动电压注入(如图1所示)，此种方法用于本实施案例时的主要问题在于：由于变压器两级之间的电压、电流值的量级差异太大，当交流扰动信号很小时，交流扰动注入信号难以驱动耦合变压器在大功率直流电压端产生交流耦合信号；而当大功率直流电压信号的电流值很大时，则会引起耦合变压器的磁芯饱和。

发明内容

为了测量航天器等直流电源-负载在运行工况(输入电压、输入电流)下的输入阻抗，需要一种叠加了交流电压信号的直流大功率电源，其功能和技术要求包括：

1、直流稳压电压输出为2.5V～30V连续可调，直流电流输出为0A～10A；

2、在扰动注入端无信号时，要求线性稳压电源的输出无纹波、无震荡；

3、在扰动注入端有信号时，要求在线性稳压电源的输出能叠加上与扰动信号频率相等的交流扰动电压信号，频率范围为20Hz～100kHz，交流扰动电压范围为10mV～1V。

为了达到该功能和技术指标，需要提供一种交直流叠加电压源，其能够将对直流电压负载输入阻抗测量的交流扰动信号施加到可调的大功率直流电源上。

本申请提供了一种航天器直流电源交流扰动信号注入方法，提出了一种直流母线扰动注入方案，针对航天器对测量过程中必须保证被测设备的安全、可靠这一基本要求，根据直流电源扰动信号注入频率以及电压输出幅值范围等条件因素，提出了一种直流稳压系统的交流扰动注入方法，设计了一种施加宽频交流电压于可调大功率直流电压的装置。

本申请提供了一种交直流叠加电压源，包括：

交流扰动信号模块，用于生成交流扰动信号；

运算放大器模块，具有第一输入端、第二输入端、输出端；

MOS管模块，包括一个MOS管或并联的多个MOS管；

直流电源，用于提供直流电压；