论文部分内容阅读
为避免多电飞机上非线性负载产生的谐波对飞机电网质量的影响,航空电源通常采用有源功率因数校正技术,开展适用于多电飞机交流变频供电系统的PWM整流器研究具有重要意义。PWM整流器作为一种功率因数校正装置,分为电压型整流器和电流型整流器。三相电压型整流器母线电压通常达到650V以上,输出电压等级高,变化范围窄,不利于后级变换器设计。而电流型整流器输出电压具备可调节能力,变化范围宽,不会产生因负载短路导致的过流问题,具有更广阔的应用前景。目前关于三相电流型整流器应用场合的研究多局限于电网频率为50Hz的场况中,本文提出将三相电流型整流器的应用场合扩展到400Hz-800Hz电网中。通过单同步旋转坐标系锁相环来实现整流器对电网相位和频率的跟踪,以满足航空领域供电系统对整流器的工作要求。此外,本文还开展以下研究:本文首先研究了三相电流型整流器的工作原理,分析了三相电流型整流器PWM信号发生技术。通过建立数学模型,研究了电流型整流器控制策略。本文采用输出电压外环与直流侧电感电流内环组合的双闭环间接电流控制策略,通过控制直流侧电感电流间接控制网侧电流,实现设备单位功率因数。该方法不需要采集电网电流,省去网侧电流传感器,减少了数据处理量并降低系统设计的复杂程度。其次,针对网侧LC滤波器谐振问题,本文采用具有较好高频衰减特性的电阻电容混合无源阻尼方法,有效抑制了网侧电流振荡。为满足航天器母线电压的需求,本文以Boost变换器作为三相电流型整流器的后级电路,将输出电压提升至270V。采用TMS320F28035和EPM570T100I5作为控制芯片来实现电路的数字控制。利用PSIM软件完成直接电流控制和间接电流控制两种控制方法的闭环仿真,仿真结果验证了控制策略的正确性。最后,设计一台三相输入相电压115V,功率为1.35kW实验样机,搭建实验平台进行测试。测试结果表明,该样机输入侧实现了PFC功能。在400Hz电网条件下,测得PF值大于0.96;半载时三相电流型电路效率达到最高值94%。此外该样机在电网频率分别为500Hz、600Hz、700Hz、800Hz的条件下依然正常工作并实现单位功率因数。