降壓型航空三相功率因數(shù)校正的研究.pdf

1、為減輕自重，提高飛機(jī)的能源利用效率，“多電飛機(jī)”將變速變頻電源系統(tǒng)應(yīng)用到航空電源中，大量非線性電力電子裝置在航空電源中得到應(yīng)用，飛機(jī)電能質(zhì)量問題引起了廣泛關(guān)注。航空領(lǐng)域相繼對航空電源標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，提出了更加嚴(yán)格的要求。本文根據(jù)航空電源標(biāo)準(zhǔn)DO-160先后的變化，總結(jié)歸納了新航空電源標(biāo)準(zhǔn)的變化，指出設(shè)計(jì)航空三相功率因數(shù)校正(PFC)的特殊要求：①.降壓型；②.高、變頻率條件下的高諧波抑制性能；③.寬輸入和不平衡電源電壓條件下直流輸出電壓的

2、穩(wěn)定和更小的紋波。
　　為滿足航空三相PFC降壓的要求，將廣義有源電力濾波器(APF)應(yīng)用到航空三相PFC中。與傳統(tǒng)并聯(lián)型APF和PWM整流器相比，它還具有諧波抑制效果好、處理功率容量小的優(yōu)點(diǎn)。針對廣義APF在電源電壓變化條件下直流輸出電壓不能穩(wěn)定的問題，提出了穩(wěn)定直流輸出電壓的輸入電流幅相控制策略。建立了輸出電壓可控的降壓型航空三相PFC的dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并對電壓環(huán)和電流環(huán)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過仿真對諧波抑制效果和直流輸出電壓

3、的穩(wěn)定控制進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　多電飛機(jī)交流電源頻率在360~800Hz之間變化，快速準(zhǔn)確地提取變頻航空電源的同步信號(hào)是航空三相變流器的控制前提。文中將自適應(yīng)陷波器(ANF)應(yīng)用到變頻航空三相電源系統(tǒng)的同步信號(hào)提取中，根據(jù)αβ靜止坐標(biāo)系下的瞬時(shí)對稱分量法，構(gòu)造了用ANF提取同步信號(hào)的微分方程，并給出了實(shí)現(xiàn)原理框圖，可以快速準(zhǔn)確地提取出基波正序和負(fù)序分量。文中在αβ靜止坐標(biāo)系下的ANF算法與三相abc坐標(biāo)系下的算法相比，可以減少1/3的

4、運(yùn)算量。文中提出的檢測方法在FPGA中實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算時(shí)間僅需115ns。
　　針對輸出電壓的穩(wěn)定控制對功率因數(shù)和逆變橋補(bǔ)償容量影響的問題，定量分析了功率因數(shù)和逆變橋補(bǔ)償容量與主電路和電源運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系。并根據(jù)此關(guān)系，針對航空電源標(biāo)準(zhǔn)要求的電源運(yùn)行工況，對電源測電感和不可控整流橋側(cè)電感進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過仿真對以上理論分析進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　設(shè)計(jì)了數(shù)字控制的2kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。利用該樣機(jī)，對文中提出的同步信號(hào)提取方法就航空電源標(biāo)準(zhǔn)