电源系统是卫星的重要组成部分，是卫星产生、存储、调节和分配电能的系统。目前，世界上90%以上的卫星采用太阳电池阵-蓄电池组电源系统(Solar Array-batteries Power Supply System，SA-B)，一般由太阳电池阵、蓄电池组和电源控制器组成[1-2]。光照期利用太阳电池阵发电，通过电源控制器为星上负载供电和蓄电池组充电；阴影期蓄电池组通过电源控制器为星上负载供电。因此，电源控制器中有蓄电池组放电模块(Battery Discharge Regulator,BDR)和蓄电池组充电模块(Battery Charge Regulator,BCR)。随着卫星的快速发展，对卫星上设备的质量和体积提出了较高的要求。为了降低卫星电源系统的质量和体积，20世纪80年代初美国学者首次提出用双向直流变换器，同时实现蓄电池组充电和放电功能，并在某些小卫星上实现应用。随后，越来越多的学者和工程技术人员开展了卫星双向直流变换器的研究，提出了多种双向直流变换器拓扑结构。我国清华大学、浙江大学和南京航空航天大学等高校在民用双向直流变换器拓扑及应用方面开展了相关研究，并在新能源单车和汽车上实现了应用。中国电子科技集团公司第十八研究所、上海空间电源技术研究所也开展了星载双向直流变换器的应用研究。星载双向直流变换器将BDR和BCR合二为一，实现了公用，减轻了电源控制器的质量，降低了成本，其应用将成为未来星载电源系统蓄电池组充放电模块设计的一种趋势[3-8]。

本文根据蓄电池组能量双向流动的特点，提出了一种双向耦合电感升降压直流变换器设计，实现了蓄电池组放电和充电两种功能。该双向变换器具有较高的升压比，降低了蓄电池串联数量，从而降低了电源系统的质量和体积，提高了整个系统的工作效率。工作在升压模式下，该变换器具有传统Boost变换器的全部优点，同时通过选择耦合电感的匝比来降低变换器的占空比，克服了传统Boost变换器占空比不宜过大的限制。工作在降压模式时，该变换器充分继承了传统Buck电路的优点，并且具有更大的降压比。该变换器采用单个开关管实现升压或降压功能，具有控制电路简单、电路损耗小、效率高、电源系统的可靠性高等优点。

1 拓扑结构及工作原理

本文提出分析的双向耦合电感型升降压变换器利用两个开关管、两个二极管和一个耦合电感实现电能的双向流动，其拓扑结构如图1所示。图1中，电感L1和L2绕在同一个磁芯上形成耦合电感，L1定义为初级，匝数为n1；L2定义为次级，匝数为n2；电感匝比定义为N=n2/n1。VL为蓄电池组电压，VH为卫星一次母线电压。T1、T2为功率MOS管，D1、D2为功率二极管，C1、C2为输入输出滤波电容，RL为卫星一次母线负载电阻。

该变换器可以在两种模式工作，升压模式(Boost)和降压模式(Buck)。升压模式为蓄电池组通过变换器为卫星负载提供电能，降压模式为卫星一次母线为蓄电池组充电。

  

图1 双向耦合电感型升降压拓扑结构图Fig.1 Topology of bi-directional coupled inductor boost buck converter

1.1 Boost工作模式

变换器工作在Boost模式时，蓄电池组通过变换器放电，向卫星一次母线输送功率，为卫星上负载提供电能。此时，变换器有两个工作状态，其工作原理如下。

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(1)状态1：MOS管T1导通，MOS管T2关断，蓄电池组放电电流流经L1、T1，电感L1储能。L2同名端为正，二极管D2反向截止，负载由输出电容C2供电。

一是开展宣传教育来转变思想认识。全社会要树立积极的老龄观，帮助老年人积极应对老龄化。树立生命历程新理念，认识并适应老年期；树立独立自强新理念，独立是第一原则，自立是核心理念；树立终身学习新理念，拓展生命广度；树立主动参与新理念，激发参与活力，提高身心健康水平；树立积极养老新理念，拥有养老的追求、梦想和规划；树立科学养生新理念，关注精神和心理健康；树立宜居环境新理念，建设老年宜居环境，既是事业，也是产业；树立临终关怀新理念，既要优生，也要优逝。

(2)状态2：MOS管T1关断，MOS管T2关断，蓄电池组放电电流流经L1、L2、D2，给输出电容C2充电和负载供电。

变换器工作在Boost工作模式时，工作原理及主要波形如图2所示。图2中，Vgs1为开关管T1的驱动电压波形，iL1为电感L1电流波形，iL2为电感L2电流波形，iT1为MOS管T1电流波形。

 

 

  

图2 Boost模式工作原理及波形图Fig.2 Operation principle and waveforms in Boost mode

MOS管T1的占空比定义为

 

(1)

式中：Ton1为MOS管T1导通时间，Toff1为MOS管T1关断时间。

由电感L1和L2每匝伏-秒平衡原理，经简化可得占空比d1与输入和输出电压的关系为

 

(2)

从式(2)可以看出，变换器的占空比不仅与输入电压和输出电压有关，还与耦合电感的匝比有关。因此可以通过选择合适的匝比，配置变换器的占空比，电路设计更加灵活。耦合电感的电感值由输入电流上升量决定。

 

(3)

式中：fs1为开关管T1的开关频率，ΔiL1为电感L1输入电流的上升量。

1.2 Buck工作模式

变换器工作在Buck模式时，卫星一次母线通过变换器为蓄电池组充电。变换器同样有两个工作状态，如图3所示，其工作原理如下。

2007年葡萄牙大波尔图大学的Fernando Almeida等人设计了一种用于机器人的多自由度主动柔顺末端操作器，主要由直流电机、滚柱丝杠和上下平台等组成，通过6个直流电机控制上下平台的位姿，实现多自由度主动柔顺控制，如图31所示[43]。

（1）根据杂交结果，_____（填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于x染色体还是常染色体上，若控制有眼/无眼性状的基因位于x染色体上，根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断，显性性状是_____。判断依据是_____________。

(1)状态1：MOS管T2导通，MOS管T1关断，电流流经T2、L2，L1、蓄电池组；电感L1和L2储能；二极管D1反向截止，直流母线给蓄电池组充电。

当变换器工作在Boost模式时，蓄电池组通过变换器向母线输出功率，为负载提供电能。因此，变换器输出电压为卫星一次母线，应具有较快的响应速度，以满足负载用电需求。电流控制模式将变换器的全部变量作为反馈加以控制，并且整个系统等效为一阶系统，具有带宽大、系统动态响应快等优点，故选用电流控制模式。图4给出了变换器工作在Boost模式时平均等效电路模型，图5给出了采用峰值电流控制模式时的系统结构框图。图5中，Vref为电压外环的参考电压，Iref为电流内环的参考电压，Gkv(s)为输出电压环传递函数，Fv为误差电压到占空比的传递函数，Ki1为电感电流采样系数，Ko1为一次母线电压采样系数，Gid(s)为占空比到电流传递函数，Gvi(s)为电感电流到输出电压的传递函数。

变换器工作在Buck工作模式时工作原理及主要波形如图3所示。图3中Vgs2为MOS管T2的驱动电压波形，iL1和iT1为电感L1和开关管T1电流波形，iD1为二极管D1的电流波形。

 

 

  

图3 Buck模式工作原理及波形图

 

Fig.3 Operation principle and waveforms in Buck mode

MOS管T2的占空比定义为

 

(4)

式中：Ton2为MOS管T2导通时间，Toff2为MOS管T2关断时间。由于电感L1和L2每匝伏-秒平衡原理，经简化可得输出电压与输入电压和占空比d2的关系为

 

(5)

用Psim仿真软件对Boost变换器进行仿真，结果如图8所示。仿真结果表明：变换器工作稳定，耦合电感电流波形、MOS管电流波形与1.1节分析结果一致。

针对大豆粕的处理方法则是在提油之后再进行简单处理，可获得质量较高且富含小肽的大豆蛋白副产品[3]。在本研究中则主要采用微生物发酵方法，该方法可提取大豆油发酵过程中所产生的底物与原料破碎残渣，并对大豆油的初始pH值、发酵温度、发酵时间等进行分析，同时考察其对提油量的影响。在该过程中还采用响应曲面分析方法，结合提油量作为响应值，分析影响微生物提油的若干因素并进行相应优化，为微生物发酵提取大豆油脂创造有效的工艺环境条件[4-6]。

 

(6)

式中：fs2为开关管T2的开关频率。

基于文献[16]，不失一般性，将异构多智能体编队控制的变时延问题转化为时延上界的求解问题.由于时延上界τ0满足τ0

2 控制策略及闭环控制

2.1 Boost工作模式控制策略及闭环控制

(2)状态2：MOS管T2关断，MOS管T1关断，电感L1电流不能突变，通过蓄电二极管D1续流，蓄电池组继续充电。

  

图4 Boost主功率拓扑平均等效电路Fig.4 Average model of the main circuit in Boost mode

  

图5 Boost工作模式系统框图Fig.5 Block diagram in Boost mode

结合图4和图5，经过计算，电流内环等效为一常量，其增益定义为Kc，推导出未经补偿前系统的控制到输出的传递函数为

在此基础上，该站借助于公司信息平台的支撑，建立了加油站专属程序，固定VIP客户可以进行加油预约服务。通过预约服务，136站高标号汽油消费同比增长了15%。

 

(7)

本文介绍了双向耦合电感型升降压变换器的工作原理，给出了系统的控制框图并设计了变换器在不同工作模式下的闭环反馈控制环路。在此基础上，建立了仿真模型并搭建了原理样机，进行了试验验证，结果表明：双向耦合电感型升降压变换器可以同时实现蓄电池组的充电和放电功能。该变换器相对传统的升压和降压变换器具有更大的升压和降压比，同时通过设计功率双向流动，提高了电源控制器的功率密度，可减轻电源控制设备的质量，有效地指导电源控

出现两次以上的名词性术语中,各译本都约有三分之一的术语翻译不一致。这些不一致的术语英译中从语义上哪些可以接受、哪些应避免将在下文讨论。

由式(7)可知，峰值电流控制模式下，整个系统为一阶系统，存在一个右半平面的零点。一阶系统在低频段幅频特性是以-20 dB/dec下降的，且在右半平面处与0 dB线平行，因此，系统的频带很宽，动态响应速度快，这是电流控制模式的优点。为使整个负载范围内系统稳定，需要配置补偿网络。比例积分调节具有无直流静差的特点，因此采用比例积分调节作为输出电压环设计。校正后整个系统的传递函数为

 

(8)

式中：Kp为比例系数，Ki为积分系数。

2.2 Buck工作模式控制策略及闭环控制

当变换器工作在Buck模式时，卫星一次电源母线向蓄电池组充电。为了延长蓄电池组使用寿命，采用恒流-恒压充电模式。充电初期采用恒流充电，当蓄电池组电压达到恒压充电阈值时转为恒压充电。整个充电过程中，变换器输出电压被箝位在蓄电池组电压，因此系统不需要较快的响应速度，采用单环控制策略。变换器充电控制原理如图6所示，其系统结构如图7所示。图7中，Ko为蓄电池组电压采样系数，Ki为蓄电池充电电流采样系数，Gki(s)为电流环传递函数，Vm为脉宽调制器(PWM)调制器增益，Gvd(s)为占空比到输出电压传递函数，Giv(s)为输出电压到充电电流的传递函数。

后来，粒粒很长一段时间没有离开这个城市，因为她工作的杂志社在市场持续的低迷中停刊了，她又一次加入到找工作的大军中，每天拼命发简历，参加面试，写文章赚钱，好像有好久没有程颐的消息，渐渐就忘记了他的样子。

  

图6 Buck模式控制原理图Fig.6 Control principle in Buck mode

  

图7 Buck模式系统框图Fig.7 Block diagram in Buck mode

充电初期，蓄电池组电压较低，输出电压采样值较小，输出电压环路处于正向饱和状态。此时，蓄电池组电流环以Iref作为参考进行恒流充电。当蓄电池组电压上升到给定值时，输出电压环退饱和，开始调节，对蓄电池组以恒压方式充电。利用比例积分调节具有无直流静差的特点，电压环和电流环均采用比例积分调节。根据图7,可以推导出恒流充电开环传递函数和恒压充电开环传递为

 

(9)

式中：Kpi为电流环比例系数；Kii为电流环积分系数；Kpv为电压环比例系数；Kiv为电压环积分系数。

不同消毒方法对大花序桉外植体的灭菌效果差别较大(表4)，A5处理消毒效果较好，即2%次氯酸钠浸泡20 min+75%食用酒精表面消毒30 s+0.1%HgCl2深层消毒6 min。这样的消毒方式能够保证较低的褐化率与污染率及较高的诱导成活率且生长良好。

3 仿真验证

3.1 仿真参数设计

以某卫星电源系统设计为例，蓄电池组电压范围为32 V～37 V，一次母线电压为42 V，负载为2800 W。蓄电池组放电调节功能由6路BDR模块组成，每路BDR模块输出功率为700 W，其中两个模块为备份；蓄电池组充电调节功能由4路BCR模块组成，每路BCR模块输出功率为150 W。

降压模式：选取MOS管T2的开关频率fs2=100 kHz，蓄电池恒流段充电电流设为5 A；恒压段充电电压设为36 V。当蓄电池组电压上升至恒压段阈值36 V后，转为恒压充电。比例积分补偿网络参数选取为Kp=0.01，Ki=1.332。

 

表1 双向变换器开关器件的应力Table 1 Voltage and current stress of thebi-directional converter

  

开关器件电压应力电压应力计算值/V电流应力电流应力计算值/AT1VH+NVLN+139.5ILave+NIHave38.54T2VH+NVL79.0ILave+NIHave1+N4.85D1VH+NVLN+139.5ILave+NIHave8.25D2VH+NVL79.0ILave+NIHave1+N19.27

注：ILave为蓄电池平均电流，IHave为一次母线平均电流。根据表1计算值，考虑卫星设计降额要求，可以选取相应的MOS管和二极管的型号。

升压模式：选取MOS管T1的开关频率fs1=100 kHz，输入电流纹波ΔIi取1 A，耦合电感量取32 μH。比例积分补偿网络参数选取为Kp=0.008 2，Ki=1.621。

根据图2所示，当变换器工作在升压模式时，MOS管T1关断，二极管D2导通时，MOS管T1承受电压应力，当MOS管T1导通，二极管D2关断时，MOS管T1承受电流应力。同理可以分析出变换器工作降压模式时，电路中器件的电压和电流应力。设计双向耦合电感匝比N=1，根据已知条件，可以计算出双向变换器各功率器件电压和电流应力如表1所示。

3.2 仿真结果分析

从式(5)中可以看出，由于引入了电感匝比，该变换器输出电压比传统的Buck变换器有更大的降压比。当Boost变换器主功率电路参数设计确定后，Buck电路参数即确定，根据耦合电感值可以推出Buck电路电感电流上升量为

 

 

 

 

  

图8 升压电路Boost仿真波形Fig.8 Simulation waveforms of Boost converter

用Psim仿真软件建立模型对Buck变换器进行仿真。由于蓄电池充电至阈值电压时间较长，在0.3 s时设置蓄电池组电压为36 V，仿真结果如图9所示。从图9中可以看出：恒流段蓄电池组稳态充电电流为5 A，与理论值一致。恒压段蓄电池组充电电流下降为4.3 A，蓄电池组电压稳定在36 V，与理论值一致。恒流段充电电流和恒压段充电电压平稳，MOS管电流波形与1.2节分析结果一致，系统工作稳定。

在质量合格的产品进入加工环节后，汪记在产品的每个阶段也都制定着严谨的工艺及操作规程，各个环节严格按照要求组织生产。生产过程中，设立质检监督岗位，对生产各环节的操作进行抽查验证，同时在生产现场各个工序环节安装视频监控系统，实时监控厂区生产操作，实现关键环节监控全覆盖、无盲区。

 

 

 

 

 

  

图9 降压电路Buck仿真波形Fig.9 Simulation waveforms of Buck converter

4 原理样机试验验证

本文搭建了双向耦合电感型升降压变换器原理样机，其主要参数与第3节一致。图10和图11分别给出了变换器工作在升压模式和降压模式下的主要波形。图10中绿色曲线为MOS管的驱动波形，粉红色曲线为耦合电感L2的电流波形。图11中绿色曲线为MOS管的驱动波形，粉红色曲线是二极管D1的电流波形，蓝色曲线是耦合电感L2的电流波形。从图10中可以看出，当MOS管关断时电感L2续流；从图11中可以看出，当MOS管关断时二极管D1续流，与仿真分析结果一致。同时可以看出，变换器在两种工作模式下波形平稳，变换器环路参数设计合理、工作稳定。

  

图10 升压模式波形图

 

Fig.10 Waveforms of boost converter

  

图11 降压模式波形图Fig.11 Waveforms of buck converter

5 结束语

式中：为控制扰动量，RL为负载电阻。

制设备充电调节模块和放电调节模块的设计。

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按：《韵会》所引《说文》把《说文》的单字训释改为并列的两个单字相训，这种并列式的两个词结合紧了就成了双音节词。这种双音节词是口头语和文献中并列使用同义词的结果。①

Qiao Ming, Zhu Liying, Li Xiaofei, et al. Design and simulation on power supply system of SAR satellite[J]. Spacecraft Engineering, 2015,24(2):45-50 (in Chinese)

又是一年将尽时，满城都是冬天的味道，万木萧疏，北风袭人。然而，冬天的景色也能让人悦目。雪后，一树一树的琼花，在风中傲然站立，寂静着，清冷着，像是常年奋战在茫茫路上的物流人。