一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路的制作方法

本申请涉及空间斯特林发电，具体而言，涉及一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路。

背景技术：

1、随着我国空间技术的发展，要实现月球登陆计划、深空探测计划、空间站和更远的火星登陆计划等任务，对斯特林发电机技术需求迫在眉睫，特别对斯特林发电机控制电路的高可靠、低功耗、长寿命、重量轻等提出了越来越高的要求。

2、在斯特林发电机应用中，需要控制器来维持其稳定的运行，在每个发动机循环中，必须调节负载来平衡所产生的功率，系统对控制器要求较高，若控制器未完全消耗多余能量，则这些能量将加剧发电机活塞振幅，造成发电机内部结构损坏；若控制器消耗能量大于发电器产生的能量，就会消耗活塞运动能量，导致发动机循环失速；控制器还在其输出端提供可调节的用户电压，对交流发电机输出进行整流，并调节施加负载来保证输出电压被控制在制定范围内；因此为保证空间核动力斯特林发电系统稳定发电，需要良好的发电控制技术。

技术实现思路

1、本申请提供了一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，能够对输出电压进行软硬动态调整，成本低、通用性强，保证空间斯特林热电转换发电机安全高效运行。

2、为了实现上述目的，本申请提供了一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，包括设定电路、采集电路、比较器、线与并联电路、开关管电路以及电子负载，其中：设定电路包括硬件保护电压设定电路和软件可调电压设定电路；采集电路包括硬件保护电压采集电路和软件可调电压采集电路；比较器包括第一比较器和第二比较器；硬件保护电压设定电路的输出端与第一比较器的反相端连接；硬件保护电压采集电路的输出端与第一比较器的同相端连接，输入端与斯特林发电机整流电路的输出端连接；软件可调电压设定电路的输出端与第二比较器的反相端连接；软件可调电压采集电路的输出端与第二比较器的同相端连接，输入端与斯特林发电机整流电路的输出端连接；第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与线与并联电路连接；线与并联电路的输出端通过开关管电路与电子负载连接。

3、进一步的，硬件保护电压设定电路的输入端与电源电压连接，包括基准电压电路和多个电容。

4、进一步的，软件可调电压设定电路的输入端与电源电压连接，并通过串行总线与上位机对接，包括串行数字模拟转换电路和一个电容。

5、进一步的，硬件保护电压采集电路和软件可调电压采集电路均由两个串联电阻和一个并联电容组成。

6、进一步的，第一比较器和第二比较器均由运算放大器、反馈电容以及电阻组成，第一比较器和第二比较器共用一个接地电容。

7、进一步的，线与并联电路包括两个开关二极管以及串联接地电阻。

8、进一步的，开关管电路包括两个mosfet管和一个电阻。

9、进一步的，电子负载包括负载电阻和均流电路，其中：负载电阻包括三个并联的绕线电阻；均流电路包括两组并联电阻。

10、本发明提供的一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，具有以下

11、有益效果：

12、本申请通过软件和硬件通过调节控制的方式，在提高空间斯特林热电转换发电机功率(电压)在轨动态可调的同时，也具备越线硬件保护机制高可靠靠安全运行的特点，能够实现软硬限幅电压电路自动识别和控制，电路结构简单可靠，成本较低。

技术特征：

1.一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，包括设定电路、采集电路、比较器、线与并联电路、开关管电路以及电子负载，其中：

2.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述硬件保护电压设定电路的输入端与电源电压连接，包括基准电压电路和多个电容。

3.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述软件可调电压设定电路的输入端与电源电压连接，并通过串行总线与上位机对接，包括串行数字模拟转换电路和一个电容。

4.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述硬件保护电压采集电路和所述软件可调电压采集电路均由两个串联电阻和一个并联电容组成。

5.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述第一比较器和所述第二比较器均由运算放大器、反馈电容以及电阻组成，所述第一比较器和所述第二比较器共用一个接地电容。

6.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述线与并联电路包括两个开关二极管以及串联接地电阻。

7.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述开关管电路包括两个mosfet管和一个电阻。

8.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其特征在于，所述电子负载包括负载电阻和均流电路，其中：

技术总结
本申请涉及空间斯特林发电技术领域，具体而言，涉及一种自由活塞斯特林发电机输出电压可调电路，其中，硬件保护电压设定电路与第一比较器连接；硬件保护电压采集电路的输出端与第一比较器连接，输入端与斯特林发电机整流电路的输出端连接；软件可调电压设定电路与第二比较器连接；软件可调电压采集电路的输出端与第二比较器连接，输入端与斯特林发电机整流电路的输出端连接；第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与线与并联电路连接；线与并联电路的输出端通过开关管电路与电子负载连接。本申请通过软件和硬件通过调节控制的方式，在提高空间斯特林热电转换发电机功率在轨动态可调的同时，也具备越线硬件保护机制高可靠靠安全运行的特点。

技术研发人员：魏志明,闫春杰,马动涛,雷志广,张政东,张安,张学林,妥安平,陆登柏,李海志,杨雷
受保护的技术使用者：兰州空间技术物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7