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水下模拟失重方法在载人航天中发挥了举足轻重、不可替代的作用。水下模拟失重是将受试对象全部浸泡在水中,准确地调整配重,使重心与浮心(即浮力的合力作用点)重叠在一点,向上的浮力与向下的重力相互抵消,物体处于中性浮力状态。在中性浮力模拟器中,受试对象处与平衡的悬浮状态,其感受相当进入了太空的失重环境,即达到模拟失重状态。这就需要中性浮力模拟器的磁铁稳流电源达到很高的输出电流精度,确保磁悬浮系统提供很高精度的悬浮力。 首先,本文分析了磁铁稳流电源的基础理论,指出电源系统的主要性能指标,研究了影响磁铁稳流电源的稳定度的因素和开关磁铁稳流电源不同频率纹波产生的机理。然后,对比现代的磁铁稳流电源的结构特性,选择开关电源结构作为磁铁稳流电源的主电路结构。研究了改进型无源筘位移相全桥ZVZCS工作状态与输出电流纹波抑制的原理。最后,根据磁铁稳流电源输出电流的高稳定性和低纹波性的要求,对磁铁稳流电源系统的各部分环节进行设计。 建立磁铁稳流电源系统的MATLAB仿真模型,制作磁铁稳流电源实验柜,对其进行实验分析。实验结果验证了控制系统设计与主电路设计的正确性与可行性,磁铁稳流电源的稳定度与纹波系数都能够达到千分之一精度(1000ppm)。