无环流四象限双输入双Buck航空静止变流器

航空静止变流器(ASI)是机载电源系统的关键部分,为进一步提升ASI的工作效率和可靠性,在双输入双Buck逆变技术基础上提出一种高效高可靠性无环流ASI拓扑。该拓扑不仅能够四象限运行和部分功率单级传输,而且实现了所有工作模态下桥臂无环流运行。分析了拓扑的四象限运行工作模态、拓扑的等效数学模型等,研究了基于单极性层叠式双载波调制的无环流ASI主功率管的驱动方式。优化了调节器参数,拓展了变流器闭环控制系统的稳定裕度。开展了该拓扑与全桥逆变等拓扑的开关损耗、工作效率等方面的实验研究。结果表明:该拓扑及其控制方法正确可行,部分功率实现了单级传输,工作效率高,并且具有无桥臂直通风险、无需体二极管续流等优点,为高效高可靠性航空静止变流技术奠定了基础。

航空静止变流器的研究综述

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,是航空电源系统的重要组成部分。本文从拓扑和控制等方面回顾了近年的研究历程,讨论了提高航空静止变流器的功率密度、效率、输入/输出性能等的关键技术。分析了航空静止变流器的适用拓扑,采用反向恢复损耗问题小的拓扑、并采用交错移相控制技术等,可提高滤波器的等效开关频率,减轻被动元器件的重量。在DC-DC变换器的电压环中增加陷波滤波器,在DC-AC逆变器的电压环中增加谐振控制器,显著改变了特定频率处的变换器输出阻抗,解决了单相航空静止变流器的输入端的低频电流纹波问题,显著提升了航空静止变流器的输出电压调整率。在提高基础模块性能的基础上,研究了具有抗干扰能力强的组合控制技术,为航空静止变流器的标准化奠定了基础。

基于内模原理的新型三相航空静止变流器闭环控制系统

基于内模控制原理,将重复控制技术用于三相航空静止变流器构成新型闭环控制系统,以减小由于负载非线性或不对称引起的输出电压谐波。首先分析得出同步坐标系下三相航空静止变流器的简化模型和开环频率特性;然后针对控制对象设计了内模发生器和补偿器的控制参数,构成新型闭环控制系统。原理样机试验表明,该控制方法解决了三相航空静止变流器带非线性负载时的输出电压波形畸变问题,同时验证了该设计方法的可行性和正确性。

航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。

高功率密度航空静止变流器的研制

提出一种带新型漏感能量回收电路的高升压比反激DC/DC变换器,减小了功率管电压应力和变换器损耗。给出一种基于载波移相-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)控制的级联三电感双Buck型DC/AC逆变器,在消除过零点畸变的同时使滤波电感等效开关频率加倍,可减小逆变器的滤波器体积。最终实现了航空静止变流器的高功率密度和高效率。

推挽双向电流源高频环节航空静止变流器研究

提出了推挽双向电流源高频环节逆变器电路拓扑 ,分析研究了其稳态原理和电压瞬时值反馈控制方案。设计并研制的 2 5 0VA2 7VDC/ 115V4 0 0HzAC航空静止变流器原理样机 ,具有电路拓扑简洁、双向功率流、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点 ,在低输入电压小功率逆变场合具有重要应用价值。

基于重复控制技术的单相航空静止变流器的研究

针对航空静止变流器带非线性负载造成的输出电压波形畸变问题,分析了采用重复控制技术的单相静止变流器控制模型和补偿器的数学表达形式。给出了控制器参数的频域设计方法。通过单相500VA/400Hz静止变流器的原理样机实验,其结果表明此分析设计方法是正确可行的。同时也验证了采用重复控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时的输出波形畸变问题是行之有效的。从而为三相大功率航空静止变流器的研制打下了良好的基础。

基于重复控制技术的航空静止变流器

针对航空静止变流器输出电压波形畸变的问题,提出了采用重复控制技术解决方案.重复控制的基本思想是控制理论中的内模原理,逐周期地消除控制误差.分析了重复控制补偿器的数学表达式;证明了重复控制系统的稳定性和收敛性;给出了控制器各环节参数的频域设计方法;并根据一台采用单极性倍频正弦脉宽调制(SPWM)的6kVA/50Hz/200V航空静止变流器的实际参数进行仿真验证.仿真结果表明了控制模型和参数设计方法的正确性,同时也验证了重复控制对解决逆变电源受基波整数倍周期性信号干扰或带非线性负载所造成的输出电压波形畸变是行之有效的.

基于Matlab/Simulink单相航空静止变流器的建模与仿真

于Matlab/Simulink软件平台 ,建立了一单相航空静止变流器的Simulink模型 ,并给出了仿真和实验结果。实验结果表明 ,该建模和仿真方法不仅简单易行 ,而且可靠性高 ,能真实反映电源系统的动、静态性能。同时 ,该建模方法可直接推广应用于其它电源系统 ,为大型电源系统的仿真提供一条快捷、有效的途径。

瞬时值反馈控制三相航空静止变流器设计研究

利用瞬时值反馈控制可使电力电子变换器获得较好的动态响应和高质量的输出电压波形。本文针对SVPWM调制的三相航空静止变流器的系统模型特点,在d,q同步坐标系下,采用PI调节器实现了电压瞬时值反馈控制。为了抑制谐波对控制回路的影响,在控制回路中引入零相移低通有限冲击响应(FiniteImpulseResponce,FIR)数字滤波器。仿真和试验表明了该控制方案有效性。

软开关 PWM 组合式航空静止变流器研究

提出一种采用综合软化技术的新颖的软开关ＰＷＭ组合式航空静止变流器电路拓扑，即用一个具有电气隔离的变换器实现级联两级变换器的软开关，为实现高功率密度、高效率、低成本的航空静止变流器奠定了基础。详细分析和研究了这种电路拓扑的原理和设计。

基于PXI虚拟仪器的航空静止变流器自动检测仪设计

本文介绍了基于PXI总线的航空静止变流器的通用自动检测仪的设计,给出了检测仪硬件系统的组成方式和软件系统的设计。该检测仪具有通用性好、自动程度高、检测参量多、检测速度快的特点。该检测仪能够对多种型号的航空静止变流器进行自动检测。

SiC MOSFET在航空静止变流器中的应用研究

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,对功率密度、效率、环境适应性、可靠性和电气性能等有较高的要求。碳化硅(SiC)半导体器件的开关速度快、高温特性好,在航空静止变流器中有很好的应用前景,但目前关于宽禁带器件在航空静止变流器中应用的研究比较少。首先结合现有的典型航空静止变流器电路拓扑分析了SiC MOSFET应用的关键问题;然后针对航空静止变流器逆变级的两级级联半桥逆变器,对比分析了应用SiC MOSFET与Si MOSFET的损耗大小,分析结果表明在现采用的开关频率下,即使现有SiC MOSFET导通损耗较大,但总损耗仍较小;且开关频率越高,SiC MOSFET的效率优势越明显,最后为适应高开关频率SiC MOSFET逆变器的需要设计了一种适应高开关频率和宽占空比变化信号的SiC MOSFET驱动电路,搭建了1台500 VA、115 V/400 Hz两级级联半桥逆变器实验样机,并验证了应用SiC MOSFET的航空静止变流器逆变级的可行性。

基于LCC负载谐振的航空静止变流器研究

以单级式单相航空静止变流器为主要研究对象,选择拓扑结构简单、适用于中小容量的全桥全波式电路结构作为主电路拓扑。针对因逆变器输出方波电压含有较大谐波导致变压器寿命减少及电磁干扰大、电磁兼容性差的问题,选择将LCC型负载谐振变换电路作为中间电压信号变换环节的方案。采用双极性双调制波SPWM控制方式,介绍了其基本工作原理。在PSIM仿真环境下建立了系统仿真模型,给出了仿真结果。根据设计搭建基于TMS320F2812 DSP的实验平台,进行硬件电路联合调试,实验结果表明全桥逆变器开关管均实现了ZVS开通,周波变换器开关管均实现了ZCS关断。

基于双环控制的航空静止变流器的建模与仿真

针对航空静止变流器在非线性负载条件下输出电压谐波含量大以及逆变器动态响应过程十分缓慢的问题,采用电容电流内环电压外环的双环控制技术,给出了控制器参数基于极点配置的方法,建立了单相航空静止变流器的数学模型。通过Matlab/Simulink软件平台对模型仿真。结果表明:设计方法能真实反映系统的动、静态性能,同时也验证了采用双环控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时输出波形畸变以及动态响应缓慢的问题是行之有效的。

航空静止变流器低频脉动电流的抑制

研究航空变流器优化设计问题,由于两级式航空静止变流器的前级DC-DC变换器输入电流中含有两倍变流器输出频率交流分量,引进较大的低频脉动电流,不仅影响变换器的稳定性,而且减小蓄电池的容量,缩短蓄电池的使月寿命。为解决上述问题,提出相应的控制策略,即在平均电流控制中引入带阻滤波器将电感电流参考信号中的低频脉动信号滤除,进而有效抑制变换器输入电流中的低频脉动分量。建立了带阻滤波器的传递函数,并提出了设计准则。最后通过仿真验证控制策略对于抑制航空静止变流器输入低频脉动电流的有效性,优化变流器性能。

高功率密度1kVA航空静止变流器

对一种采用分布电能变换技术的航空静止变流器进行分析和研究,变流器由两个推挽正激直流变换器和两级级联全桥逆变器组成,此种结构由规格统一的模块构成,功率变换被平均分配到各模块中进行,避免了高压功率器件的使用。通过对工作原理和控制策略的分析证明,此种结构可显著减小输出滤波器的体积重量,同时可以在较低的开关频率下实现很好的输出特性。研制的一款1kVA 400Hz原理样机效率达91.3%,质量仅为1.8kg,验证了此静止变流器具有功率密度高、输出特性好、可靠性高、易于实现等优点。

基于双输入双向脉冲电压单元的三相航空静止变流器

该文提出一系列双输入双Buck脉冲电压单元,进一步提出三相双输入航空静止变流器拓扑族。该拓扑族无桥臂直通风险,可以四象限工作,同时实现一个电压周期内负载的五电平输出,有效地减小了谐波含量。该文详细分析拓扑族的四象限工作模态,提出适用于该拓扑族的双载波自适应调制策略,并建立拓扑族的数学模型,推导基于小信号模型的传递函数,进行系统电压-电流双闭环参数设计、动态性能分析等研究。实验结果说明,该文提出的双输入双向脉冲电压单元、拓扑族结构、调制策略具有可行性,验证了三相航空静止变流器数学模型、传递函数、参数设计的正确性,以及系统在负载变化时的快速响应能力。

基于虚拟负电阻的航空静止变流器并联控制策略

在航空微电网系统中,通常需要航空静止变流器提供稳定的电压和频率。为了提高微电网的容量,通常采用多台变流器并联运行,但并联变流器的输出阻抗以及线路阻抗的差异会导致系统功率分配不均问题。在负载不对称的情形下,微网系统的线路阻抗会增加公共点电压的不对称度,影响微网的供电质量。为解决上述问题,采用有互联线的分散逻辑控制策略对系统功率进行均分,并加入了虚拟负电阻策略,降低了当不对称负载出现时并联系统三相电压的不对称度。最后通过实验平台验证了策略的正确性。

航空静止变流器的研究

提出了一种适用于低压大电流输出的航空静止变流器方案。分析了方案的原理,特别是逆变器控制系统和滤波参数的设计以及各自对系统性能的影响。最后给出了仿真和试验结果,证明该方案具有高可靠性、高功率密度、输出波形好,实现简单等特点。