航空用大功率模块电源的设计及关键技术应用研究

采用模块电源构成飞机高压直流电气系统的二次电源分布式系统,可提高供电可靠性和供电质量。针对模块电源的高功率密度、高可靠性的发展趋势,探讨了模块电源的封装结构和热设计,研究了表面组装技术、平面变压器技术、尖峰抑制器技术和模块并联技术等关键技术在模块电源的应用。采用三维叠层封装结构,在实验室完成28V／36A输出航空用模块电源样机,给出了模块电源的实验结果。

用于航空高压直流电源系统的笼型异步发电机控制策略的研究

现代电力电子技术的发展使得笼型异步发电机能够适用于航空高压直流系统中。着重对笼型异步电机与电力电子变换器结合构成的发电系统进行了研究 ,说明了采用直接转矩控制策略可使这种发电系统具有很好的动态特性。介绍了异步发电机直接转矩控制的原理与实现方法 。

航空数字电源系统的稳定性自我诊断与分析

系统的稳定性分析是设计电路拓扑不可或缺的一个环节,尤其在航空电源的设计中,更是不可或缺。因此,提出了一种基于TMS320F2812的航空数字电源系统的稳定性自我诊断与分析的方法。在简单介绍测试原理的基础上,详细给出了该数字控制系统的设计流程和功能模块设计思路。为实现航空电源的稳定性实时诊断提供了良好的途径。

航空开关磁阻发电机双通道容错性能研究

12/8结构开关磁阻发电机(SRG)系统可以实现双通道工作,在一个通道故障时能够实现单通道容错工作模式,以提高电源系统的可靠性。但由于两个通道之间存在强耦合,当系统单通道容错运行时电机性能将受到影响。通过建立12/8结构双通道开关磁阻发电机系统的数学模型,仿真分析不同工作模式下绕组电感和不同通道间绕组互感对电机性能的影响。提出一种新的绕组连接方案,实现了两个通道之间的解耦,以提高系统单通道容错运行时的电机性能。最后实验验证了理论和仿真分析的正确性以及该方案的有效性。

基于优化负载电流前馈控制的400Hz三相PWM航空整流器

研究了应用于400Hz航空电网的三相高功率因数PWM整流器的控制方法及实现技术。为抑制输出直流电压波动,提高系统动态性能,提出了一种优化的负载电流前馈补偿控制策略,有效地改善了系统对输入电压突变和负载突变的响应特性;深入分析了影响输出电压动态响应的主要因素,给出了基于系统小信号平均模型前馈补偿控制器的设计原则和方法。仿真和4kW样机实验结果验证了分析设计的正确性。

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。

适用于航空变频电网的串联混合有源电力滤波器

研究了一种适用于航空变频电网的串联混合有源电力滤波器。该滤波器由有源滤波部分和无源滤波部分构成。有源部分采用了基波电流控制策略,因而有源滤波部分可等效为对基波呈现零感抗而对谐波呈现高感抗的电感。无源滤波部分采用了电容器结构。利用有源部分的等效电感和无源部分电容的LC滤波特性,该串联混合有源电力滤波器既可实现有源电力滤波器上的基波零压降,又可实现变频电网的谐波抑制。文中给出了该LC滤波参数的设计原则。遵照LC设计原则进行的实验证明了该串联混合有源电力滤波器具有结构简单,适用频率范围宽,谐波抑制效果好等优点。

3kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

采用公用电压外环方案 ,实现了三台 1 k VA基于高频零电压开关航空静止变流器模块的并联输出。三台航空静止变流器模块均为电压、电流双环控制 ,通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率 ,同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流跟踪模态 ,从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路 ,不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路 ,具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点 ,可以有效地提高航空静止变流器的可靠性。

一种基于有源箝位SEPIC拓扑的航空电子变换器

提出了一种适合航空电源应用的单级单开关有源功率因数校正变换器 ,应用有源箝位技术改进了传统的SEPIC拓扑。详细分析了新拓扑的特点和工作原理 ,给出了实现零电压开关的条件。实验结果验证了理论分析结果 ,并采用单层变压器设计 ,使变换器的效率达到 90 %。

无轴承开关磁阻电机实验平台的设计与实现

将无轴承技术应用于开关磁阻电机中可充分发挥该电机的高速适应性,并拓宽其在微型和大功率领域中的应用。该文在已有数学模型基础上,针对其电磁转矩和悬浮力的控制特点,设计了以DSP-LF2407A为控制核心的数模混合控制实验平台。实验平台包括无轴承开关磁阻电机本体、DSP数字控制器、电流滞环控制器、PID调节单元、3套功率逆变器、传感器和相关辅助电路,并对其工作原理进行了分析。在此基础上设计了控制系统的软件,并给出了主要子程序的流程图。通过对整个实验平台硬软件的联合调试,实现了无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮。

四桥臂三相逆变电源的三维空间矢量控制技术研究

介绍了四桥臂三相逆变器的三维空间矢量控制原理,给出了任意负载下空间矢量的运动轨迹表达式,建立了三维空间矢量调制四桥臂逆变器MATLAB模型,并利用MATLAB仿真软件对各种性质负载,对称和不对称负载及负载和输入电压突变情况进行了仿真研究。研究结果表明该法具有负载适应能力及带不对称负载能力强、系统稳定性好、结构简单等优点,并在DSP实验平台上进行了初步的实验验证,证明该法是可行的。

开关电源中磁集成技术及其应用

回顾了磁集成技术的发展历史,介绍并简要分析了目前磁件的等效电路模型及建模方法,从磁心特性、磁集成的通用方法以及不同的磁集成对象三方面对磁集成技术的主要应用研究内容进行了概括分析,总结了磁集成技术的多解性特点、常用的磁集成方式以及磁集成应用的限制。

无电解电容无频闪的LED驱动电源

新型光源要符合以下四个条件:高效、节能、无污染及模拟自然光,发光二极管(LED)就具有这样的优点。采用脉动电流驱动大功率LED可以去除驱动电源中的电解电容,大大提高驱动电源的寿命。但是LED中存在两倍工频的频闪。本文在此基础上,提出一种无电解电容、无频闪的新型LED驱动电源,既去除了电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命,又解决了脉动电流驱动带来的LED频闪的问题。

一种新的基于相位调制跟踪的电源并联控制方法

研究了抗干扰能力强、控制可靠性高的数字化并联控制技术,提出了一种数字均流控制方法-相位调制跟踪法。该方法将每个模块有功功率、无功功率和同步信号通过相位调制的方法变换为相位变化的周期脉冲信号,然后通过锁相同步的方法使所有并联逆变器模块都跟踪相位最超前,即输出功率最大模块的脉冲信号,从而实现功率均分。该方法具有控制信号分辨率高,抗干扰能力强以及稳定性好等优点,提高了系统均流控制精度;同时,自然实现了民主主从控制,具有好的控制冗余性。克服了线路阻抗变化对系统均流精度的影响。实验结果表明,该方法能较好地实现逆变模块的功率均分,模块间输出电流偏差小于1%。

SPWM逆变电源的单极性控制方式实现

对单相全桥电压型SPWM逆变器的两种单极性控制方式进行了研究 ,并将其中一种方式应用于控制一个单相全桥式电压型SPWM逆变电源。

多路输出电源中耦合电感的模型及分析

耦合电感是多路输出电源中的关键部件 ,但其工作机理却未得到足够认识。本文根据所引入的耦合电感的数学模型 ,分析了耦合电感匝比的设计 ,以及耦合电感对于输出电流脉动、负载交错性能、输出动态性能的影响。在深入分析的基础上 ,文中还提出新的调整输出纹波的方法 (改变耦合电感的绕制方法来调整输出纹波 )和改善输出负载交错性能的方法。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

逆变电源中数字电压调节器的一种实现方法

研究了基于数字信号处理器的正弦波逆变器的电压调节器的实现方法。在深入分析基本 PI算法所引起的输出变压器动态偏磁问题的基础上 ,提出了一种改进算法 ,即首先采样变压器原边瞬时电流 ,并据此动态计算偏磁电流 ,然后将其作为新的输入量引入 PI调节器 ,从而实时消除变压器偏磁。文中给出了新算法的设计方法并进行了实验验证。结果表明 。

逆变电源并联技术

逆变器并联是提高电源系统可靠性 ,扩充系统容量的有效方式。本文介绍了逆变电源并联的原理、技术要求和特点。对当前采用的逆变电源并联方案进行了总结和分类。在此基础上详细分析了各种并联方案的特点和内在关系 ,指出了逆变电源并联技术的发展趋势。

一种两级式起动/发电电源系统的起动方式研究

多电飞机、全电飞机的快速发展以及机载用电设备的不断增加,对电源系统提出了更高的要求。在传统的三级式同步电机的基础上提出的两级式混合励磁同步电机,在实现无刷化励磁的同时,兼顾了永磁电机的高功率密度和电励磁电机磁场可调的优点,在机载电源系统中应用前景广阔。基于一台用于两级式起动/发电电源系统的切向/径向磁路并联结构混合励磁同步电机,针对在转子静止时采用直流励磁方式主发电机无法获得励磁电流的问题,经过理论推导和实际测试总结出一种起动励磁控制策略,结合空间矢量算法,有效提高了起动过程的响应速度和带载能力,分别通过仿真和实验证明了该方案的正确性和可行性。

采用阶梯波方式的高效开关线性复合包络线跟踪电源

针对开关频率对系统效率的影响和对提高跟踪频率的限制,提出一种采用阶梯波方式的高效SLH ET电源,其优势在于每个开关管在一个跟踪周期内只需动作一次,与相同跟踪带宽下的其他现有方法相比,减小开关频率的同时还可以大幅降低输出电压谐波,从而提升开关变换器的效率。本文从基波拟合准确度和电压谐波角度详细分析了阶梯电平数及阶差的选择。同时采用输出电压全前馈实现开关变换器输出电流跟踪负载电流,避免线性放大器提供基波电流降低系统效率。最后搭建了一台跟踪频率为300k Hz、输出电压为10-26V的正弦波,峰值输出功率为50W的ET电源原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性,效率达到81.3%。同时,与两电平方式进行对比,实验结果表明阶梯波方式不仅能提高系统效率,还可获得更高跟踪带宽。