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快速上浮脱险装置应急电源的研究与设计

作　者: 方治昊
导　师: 刘光亚
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 应急电源软开关不对称半桥潜艇
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 34次
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内容摘要

自从潜艇问世以来，潜艇的事故不断发生，严重地威胁着潜艇及艇员的安全。快速上浮脱险装置是装备在潜艇上用于实施世界上较为先进的自救脱险方法——快速上浮脱险法的装置。快速上浮脱险装置应急电源的主要功能是在潜艇发生故障而导致供电异常时保证快速上浮脱险装置的正常供电，从而保证潜艇内部人员正常使用快速上浮脱险装置，达到安全顺利脱险的目的。本文的主要工作是对快速上浮脱险装置的应急电源进行研究与设计。分析了应急电源的主要功能，制定了系统总体设计方案，并着重对充电系统的软硬件部分进行了设计。本文详细的介绍了应急电源充电系统的硬件设计，包括充电系统主电路的参数计算及元器件选型，控制电路及驱动电路的设计等；采用美国Cygnal公司生产的C8051F020型单片机，根据系统采集的电压、电流信号产生脉宽调制（PWM）信号，并实现对系统的检测、报警等功能。采用IR2110型专用驱动芯片对PWM信号进行放大后驱动MOSFET管。本文设计了完善的蓄电池充电、放电系统，并在充电系统主电路的选型中创新的引入软开关技术，采用不对称半桥拓扑，以此降低损耗，提高效率；最后，使用Matlab软件对应急电源的充电系统主电路进行仿真。仿真结果表明：在占空比D=0.46时，主电路的两个MOSFET管可以实现软开关ZVS开通，并能得到稳定的24V直流输出电压，符合预期要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-14
  1.1 快速上浮脱险装置项目背景及应急电源的应用意义  8-9
  1.2 应急电源的研究应用现状与发展趋势  9-12
    1.2.1 应急电源的研究应用现状  9-10
    1.2.2 应急电源的发展趋势  10-12
  1.3 本论文研究内容  12-14
第2章快速上浮脱险装置应急电源总体设计  14-17
  2.1 快速上浮脱险装置应急电源的功能分析  14-15
  2.2 快速上浮脱险装置应急电源系统总体结构设计  15
  2.3 快速上浮脱险装置应急电源的技术指标分析与确定  15-16
  2.4 本章小结  16-17
第3章快速上浮脱险装置应急电源自动稳压充电器的设计  17-44
  3.1 蓄电池的性能状况及其选型设计  17-20
    3.1.1 蓄电池的性能状况  17-18
    3.1.2 蓄电池的选型设计  18-20
  3.2 自动稳压充电器的结构与原理  20-22
  3.3 自动稳压充电器主电路设计  22-35
    3.3.1 高频 DC/DC 变换电路拓扑的选择  22-26
    3.3.2 自动稳压充电器主电路选型  26-27
    3.3.3 软开关不对称半桥变换器  27-35
  3.4 自动稳压充电器主电路参数计算与元件选型  35-42
    3.4.1 主电路输入级电路元件选型  35-38
    3.4.2 不对称半桥式变换器元件选型  38-42
  3.5 驱动电路设计  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章自动充电、放电管理系统设计  44-49
  4.1 蓄电池充电管理系统设计  44-47
    4.1.1 充电管理系统电路设计  44-46
    4.1.2 充电管理系统主程序  46-47
  4.2 蓄电池放电管理系统设计  47-48
  4.3 本章小结  48-49
第5章主电路建模与仿真  49-53
  5.1 MATLAB7.0 建模与仿真  49-52
  5.2 本章小结  52-53
第6章总结与展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  58

快速上浮脱险装置应急电源的研究与设计

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