基于熱電器件的太空中小型溫控箱仿真.pdf

1、近年來，我國航天事業(yè)發(fā)展迅速，以后將有更多的航天員進(jìn)入太空，藥品、血液等必備品需求量大，而其中很多需要低溫保存。量子通信等星載設(shè)備對溫控要求也很高，因此高精度的溫控箱將成為航天活動中不可缺少的設(shè)備。而傳統(tǒng)的機(jī)械制冷溫控箱體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、振動噪聲大、溫控精度低，不適合在太空中使用，急需研制新型的溫控箱。
　　熱電制冷具有體積小、反應(yīng)迅速、可靠性高、小制冷量下效率高等特點，已成為航天溫控箱的最佳選擇。溫控箱性能受到多方面因素的影響，

2、本文采用有限元方法對其進(jìn)行詳細(xì)的分析，以達(dá)到航天高標(biāo)準(zhǔn)的要求。主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）通過對溫控箱進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，研究箱體形狀、保溫材料和熱電器件等對其性能的影響，并確定了優(yōu)化的方案：外形尺寸為100mm×100mm×100mm，內(nèi)層和外層為1mm厚的鋁板，中間保溫層為8mm厚的真空絕熱板，保溫層中嵌入熱電器件CP1.4-49-31-06L。同時，分析了熱電材料參數(shù)隨溫度變化和內(nèi)部輻射對仿真精度的影響。
　?。?）對小型

3、溫控箱的PID控制過程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并采用Matlab軟件進(jìn)行編程實現(xiàn)，初步確定了溫控箱的控制參數(shù)：最大電流限制為4A，PID控制參數(shù)Kp取10A/K，Ki取0.0001A/(K·s)，Kd取1A·s/K。然后，采用COMSOL軟件對溫控箱的PID控制過程進(jìn)行瞬態(tài)分析，結(jié)果表明在大溫差波動和脈沖功率干擾下溫控箱能夠?qū)崿F(xiàn)較高精度的溫度控制，誤差小于±0.25℃，滿足設(shè)計要求。
　　在溫控箱的研究基礎(chǔ)上，采用熱電器件對1U立方星的溫控