一种相控阵雷达电源输出电压重构系统的制作方法

本发明涉及相控阵雷达一次电源分布式供电技术，尤其涉及一种相控阵雷达电源输出电压重构系统。

背景技术：

相控阵雷达(phasearrayradar)阵面辐射和接收单元(阵元)很多，功率需求很大，少则几十千瓦，多则几千千瓦，如此大的供电能量通过集中式电源输送，对供电电源可靠性和电能传输导体都带来巨大挑战，电源损坏会导致整部雷达停机，传输导体直径大，施工、布线和散热都很困难，集中式供电对于高可靠性系统越来越难以胜任，分布式供电已经成为首选供电架构。

为了保障供电可靠性，实现余度供电和不间断供电，目前多采用分布式电源系统(distributedpowersystem，dps)。在分布式电源系统中，引入电压母线，先由不同的电源变换器模块输出负载需要的电压，再由多个物理位置不同的电源变换器模块一起向电压母线提供能量。但是由于不同输出电压的电源变换器模块磁性元件参数差异很大，很难设计通用的磁性器件满足所有输出特性要求，所以电源变换器模块的输出电压值都是设计阶段固化，整个使用阶段不可更改，一般只能在额定输出电压±10％范围内微调，不能大跨度更改输出电压等级，对于相控阵雷达系统而言，不同电压等级的电源模块往往需要重新设计生产，限制了电源变换器模块在雷达系统的通用性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种相控阵雷达电源输出电压重构系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种相控阵雷达电源输出电压重构系统，电源内部电路采用“前级ac/dc+后级dc/dc”两级架构，前级ac/dc产生dc母线，作为后级dc/dc输入电压值，后级dc/dc包括控制器、微功率元和受控开关，控制器接收面板开关指令，控制受控开关动作，将微功率元组合输出面板开关设定的电压值。

进一步的，所述微功率元的输入输出特性完全一致，电路结构和外形尺寸完全一样，微功率元可相互直接互换，微功率元之间通过受控开关组合重构输出拓扑结构。

进一步的，所述功率开关根据控制器发出的信号单独闭合或断开功率触点，所有受控开关根据控制器重构输出电压指令将微功率元连接成所需的拓扑结构。

进一步的，所述微功率元为12个，分别为微功率单元1～12，受控开关为35个，分别为受控开关1～35，其中：

受控开关1～5串联连接后受控开关1连接微功率元1的vo-，受控开关5连接微功率元6的vo+，受控开关6一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元7的vo+，受控开关7～11串联连接后开关7连接微功率元7的vo-，受控开关11连接微功率元12的vo+；受控开关12～16串联连接后受控开关12连接微功率元1的vo+，受控开关16连接微功率元6的vo+，受控开关17一端连接微功率元1的vo+，另一端连接微功率元7的vo+，受控开关18～22串联连接后受控开关18连接微功率元1的vo+，受控开关22连接微功率元12的vo+；受控开关23～27串联连接后受控开关23连接微功率元1的vo-，受控开关27连接微功率元12的vo-，受控开关28一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元12的vo-，受控开关29～33串联连接后受控开关29连接微功率元7的vo-，受控开关33连接微功率元12的vo-；受控开关34一端连接微功率元1的vo+，另一端连接微功率元7的vo+；受控开关35一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元12的vo-；

受控开关1～35根据控制器信号产生3种不同的开关连接组合，分别为：断开受控开关1～11，闭合受控开关12～33，断开受控开关34～35，所有微功率元输出并联到输出vo+端；闭合受控开关1～11，断开受控开关12～33，闭合受控开关34～35，微功率元1～6串联输出与第微功率元7～12串联输出再正极并联后输出vo+端，负极并联后输出vo-端；闭合受控开关1～11，断开受控开关12～33，断开受控开关34～35，每个微功率元的输出正负极与另一个微功率元输出正负极依次串联，形成12个微功率元菊花链式串联结构，菊花链首端正极连接到vo+端，菊花链末端负极连接到vo-端。

更进一步的，所述微功率元1～12产生48v固定输出电压，受控开关1～35根据控制器信号产生3种不同的开关连接组合：48v切换组合、300v切换组合、550v切换组合。

一种相控阵雷达电源输出电压重构方法，基于所述的系统实现相控阵雷达电源输出电压重构。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)电源通用性强，一个模块可以用于三种大跨度电压等级；2)模块内部微功率元通用性强，便于大规模生产和标准化生产；3)只需拨动面板开关即可重构输出电压，无须修改电源内部任何硬件或软件。

附图说明

图1是本发明相控阵雷达电源输出电压重构系统的原理框图。

图2是本发明相控阵雷达电源输出电压重构系统的架构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，相控阵雷达电源输出电压重构系统，单个电源变换器模块内部从功能上主要划分为两部分：ac/dc级和dc/dc级，ac/dc级连接三相ac380v/50hz，作用是把三相交流电转换为直流电。dc/dc连接ac/dc输出端，将dc母线电压转换成微功率元的48v电压输出。

如图2所示，相控阵雷达电源输出电压重构系统，针对单个电源变换器模块，模块内部dc/dc级设计12个输入输出特性完全一样的微功率元，功率单元1～12，还包括控制器和受控开关1～35。

微功率元设计为标准dc/dc模块，输入电压完全一致，都连接到dc母线，输出固定为dc48v，每个微功率元额定设计输出功率420w。

受控开关设计选用相同开关，共35个。其中：

受控开关1～5串联连接后开关1连接微功率元1的vo-，开关5连接微功率元6的vo+，开关6一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元7的vo+，受控开关7～11串联连接后开关7连接微功率元7的vo-，开关11连接微功率元12的vo+；

受控开关12～16串联连接后开关12连接微功率元1的vo+，开关16连接微功率元6的vo+，开关17一端连接微功率元1的vo+，另一端连接微功率元7的vo+，受控开关18～22串联连接后开关18连接微功率元1的vo+，开关22连接微功率元12的vo+；

受控开关23～27串联连接后开关23连接微功率元1的vo-，开关27连接微功率元12的vo-，开关28一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元12的vo-，受控开关29～33串联连接后开关29连接微功率元7的vo-，开关33连接微功率元12的vo-；

开关34一端连接微功率元1的vo+，另一端连接微功率元7的vo+。

开关35一端连接微功率元6的vo-，另一端连接微功率元12的vo-。

通过改变35个受控开关的组合，变换微功率元之间的拓扑结构，重构输出电压，以下对48v切换组合、300v切换组合、550v切换组合分别阐述。

48v切换组合：断开受控开关1～11，闭合受控开关12～33，断开受控开关34～35，所有微功率元输出并联到输出vo+端。则12个微功率元并联后总输出功率420w*12＝5040w，输出电压dc48v。

300v切换组合：闭合受控开关1～11，断开受控开关12～33，闭合受控开关34～35，微功率元1～6串联输出与微功率元7～12串联输出再正极并联后输出vo+端，负极并联后输出vo-端。则重构输出电压48v*6＝288v，通过设定电源变换器模块内部参考电压为dc300v可以实现dc300v输出，两路共12个微功率元并联后的总输出功率仍为420w*12＝5040w。

550v切换组合：闭合受控开关1～11，断开受控开关12～33，断开受控开关34～35，每个微功率元的输出正负极与另一个微功率元输出正负极依次串联，形成12个微功率元菊花链式串联结构，菊花链首端(功率元1)正极连接到vo+端，菊花链末端(功率元12)负极连接到vo-端，串联后的输出电压为48v*12＝576v，通过设定电源变换器模块内部参考电压为dc550v可以实现dc550v输出。则12个功率元并联后总输出功率仍为420w*12＝5040w。

通过图2电路结构和上述实施方式可以实现三种电压等级的电源变换器模块输出电压实时在线重构，对于其他电压等级的输出电压重构可以通过适当修改上述实施方式实现。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。