CN110474414A - 一种机载雷达系统及用于机载雷达的超级电容确定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于机载雷达的超级电容确定方法，所述方法包括：确定所述超级电容的容量；确定所述机载雷达的脉冲工作方式，根据所述机载雷达的工作方式确定所述超级电容的充放电时间；根据所述超级电容的容量及充放电时间确定所述超级电容的参数。与现有技术中直接采用发电机为机载雷达供电相比，本申请中使用超级电容作为飞机的能量储存设备，通过对其快速充电，大电流放电，实现脉冲式高功率密度输出，不但契合机载对空雷达的使用模式，更可以减小机载发电机峰值功率的需求，进而使发电机重量指标可减小约50％，从而机载系统在重量尺寸和能量/功率撷取之间达到平衡，效能达到最大化。

Description

一种机载雷达系统及用于机载雷达的超级电容确定方法
技术领域
本申请属于机载雷达技术领域，尤其涉及一种机载雷达系统及用于机载雷达的超级电容确定方法。
背景技术
传统飞机中，机载探测雷达通常由发电机进行供电，然而发电机为了满足机载雷达的耗电能量需求，需要增加重量，从而降低了飞机效能。
发明内容
本申请的目的是提供了一种机载雷达系统及用于机载雷达的超级电容确定方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面，本申请提供的技术方案是：一种用于机载雷达的超级电容确定方法，所述方法包括
确定所述超级电容的容量；
确定所述机载雷达的脉冲工作方式，根据所述机载雷达的工作方式确定所述超级电容的充放电时间；
根据所述超级电容的容量及充放电时间确定所述超级电容的参数。
在本申请的方法中，所述超级电容的容量C满足
C＝(Uwork+Umin)*Iwork*Twork/(Uwork 2-Umin 2)
式中，Uwork为机载雷达工作额定电压，Umin为最小工作电压，Iwork为工作电流，Twork为工作时间，Tinter为工作间隔时间。
在本申请的方法中，所述超级电容的充电时间T充为机载脉冲雷达的工作间隔时间，所述超级电容的放电时间T放为机载脉冲雷达的工作时间。
在本申请的方法中，所述超级电容的充电装置为恒流输出及电压限值的功率电源。
在本申请的方法中，所述超级电容的参数包括
△V1＝△V2＝Uwork-Umin
I充＝C*△V1/Tinter
Twork＝C*(△V2/I放-R)
式中，△V1为电容充电时工作电压变化范围，△V2为电容放电时工作电压变化范围，I充为充电电流，I放为放电电流，R为电容内阻。
在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种机载雷达系统，所述机载雷达系统包括：
机载雷达；
超级电容，所述超级电容的参数通过如上任一所述的方法确定。
与现有技术中直接采用发电机为机载雷达供电相比，本申请中使用超级电容作为飞机的能量储存设备，通过对其快速充电，大电流放电，实现脉冲式高功率密度输出，不但契合机载对空雷达的使用模式，更可以减小机载发电机峰值功率的需求，进而使发电机重量指标可减小约50％，从而机载系统在重量尺寸和能量/功率撷取之间达到平衡，效能达到最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的用于机载雷达的超级电容确定方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1所示，本申请的用于机载雷达的超级电容确定方法包括如下步骤：
S1：确定超级电容的容量。
由于超级电容用于给机载雷达供电，因此超级电容需要以机载雷达的工作状态为基准，机载雷达工作额定电压为Uwork，最小工作电压为Umin，工作电流为Iwork，工作时间为Twork，工作间隔时间为Tinter，根据机载雷达参数选取相应的超级电容容量C，则
C＝(Uwork+Umin)*Iwork*Twork/(Uwork 2-Umin 2)。
S2：确定机载雷达的脉冲工作方式，根据机载雷达的工作方式确定超级电容的充放电时间。
根据已确定的超级电容的容量，结合机载雷达的脉冲式工作特点，确定超级电容的充电时间T充为雷达工作间隔时间，超级电容的放电时间T放为雷达工作时间，即Twork＝T放，Tinter＝T充。
S3：根据超级电容的容量及充放电时间确定超级电容的参数。
本申请中，用于给超级电容的充电的电源为恒流输出及具有电压限制的功率电源作为充电电源，其对超级电容进行充电，充电电流为I充，充电时间为T充，放电电流为I放，放电时间为T放，R为电容内阻，△V1为电容充电时工作电压变化范围，△V2为电容放电时工作电压变化范围，则
△V1＝△V2＝Uwork-Umin
I充＝C*△V1/Tinter
Twork＝C*(△V2/I放-R)
由此，确定了超级电容的相关参数。
本申请利用超级电容固有的充电速度快、循环使用寿命长、大电流放电能力强以及功率密度高等特点，作为机上供电系统的一部分，充当峰值功率电源，向机载对空雷达输出高功率脉冲，可以提供高能量输出，进而减小对发电机峰值功率和重量的需求。
最后，本申请还提供了一种机载雷达系统，所述机载雷达系统包括：机载雷达；超级电容，所述超级电容的参数通过如上任一所述的方法确定。
下面以具体参数对本申请的上述内容做进一步说明。
在本实施例中，机载雷达的工作额定电压为270V，最小工作电压为216V，功率为50kW，工作时间为3s，工作间隔时间30s。
如果不采用超级电容，考虑转换效率为0.7，则选取功率为75kW的发电机，重量约60kg。
如果采用超级电容，首先结合机载雷达工作参数，依据上述公式选取超级电容容量：C＝(270+216)*3*185/(2702-2162)＝10.27F。
考虑超级电容内阻带来的压降影响，选取容量为15F的超级电容，重量约22kg，经上述公式分析，此容量超级电容在3s内满足雷达工作要求，同时超级电容充电所需电流为：I充＝15*(270-216)/30＝27A。
为满足超级电容所需电流，同时考虑转换效率为0.7，选取功率为10kW的发电机，重量约7kg，综上采用超级电容方案所需重量为29kg，重量指标减小52％。
与现有技术中直接采用发电机为机载雷达供电相比，本申请充分利用超级电容效率极高、高电流容量、电压范围宽、温度范围广、工作寿命长、维护保养容易以及整合简单等特点，通过使用超级电容作为飞机的能量储存设备，通过采用小功率发电机对其以允许的速度恒流充电，达到额定容纳后，对机载雷达大电流放电，实现脉冲式高功率密度输出，不但契合机载雷达的使用模式，更可以减小机载发电机瞬时峰值功率的需求及约束，进而减小发电机重量值，甚至使得重量指标减小约50％，从而机载系统在重量尺寸和能量/功率撷取之间达到平衡，效能达到最大化。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于机载雷达的超级电容确定方法，其特征在于，所述方法包括
确定所述超级电容的容量；
确定所述机载雷达的脉冲工作方式，根据所述机载雷达的工作方式确定所述超级电容的充放电时间；
根据所述超级电容的容量及充放电时间确定所述超级电容的参数。
2.如权利要求1所述的用于机载雷达的超级电容确定方法，其特征在于，所述超级电容的容量C满足
C＝(Uwork+Umin)*Iwork*Twork/(Uwork 2-Umin 2)
式中，Uwork为机载雷达工作额定电压，Umin为最小工作电压，Iwork为工作电流，Twork为工作时间，Tinter为工作间隔时间。
3.如权利要求2所述的用于机载雷达的超级电容确定方法，其特征在于，所述超级电容的充电时间T充为机载脉冲雷达的工作间隔时间，所述超级电容的放电时间T放为机载脉冲雷达的工作时间。
4.如权利要求1至3任一所述的用于机载雷达的超级电容确定方法，其特征在于，所述超级电容的充电装置为恒流输出及电压限值的功率电源。
5.如权利要求4所述的用于机载雷达的超级电容确定方法，其特征在于，所述超级电容的参数包括
△V1＝△V2＝Uwork-Umin
I充＝C*△V1/Tinter
Twork＝C*(△V2/I放-R)
式中，△V1为电容充电时工作电压变化范围，△V2为电容放电时工作电压变化范围，I充为充电电流，I放为放电电流，R为电容内阻。
6.一种机载雷达系统，其特征在于，所述机载雷达系统包括
机载雷达；和
超级电容，所述超级电容用于给所述机载雷达提供能量，所述超级电容的参数通过如权利要求1至5任一所述的方法确定。
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姚兰浩等: ""复合电源系统的脉冲放电性能"", 《电池》 *

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