1kVA两级式航空静止变流器的研究

【类型】学位论文

【作者】王旭东 

【关键词】 航空静止变流器 输入电流低频纹波 双Buck逆变器 三电感DBI 级联式逆变器

【摘要】随着机载用电设备对供电源的要求越来越高。航空静止变流器（Aeronautical Static Inverter，ASI）呈现出体积重量小、变换效率高的发展方向。本文以两级式航空静止变流器为对象，围绕如何减小两级式ASI体积重量，提高变换效率进行分析研究。两级式单相逆变器输出功率中含有两倍输出电压频率的脉动分量，该脉动功率以脉动电流表现在输入侧，对供电电源及变换器自身造成影响。本文分析了DC/DC变换器带不同逆变器负载时，脉动功率的传输机理及表现形式。通过在控制环路中引入陷波滤波器来抑制纹波电流，同时给出了针对不同逆变器负载时的具体实现方法。经实验验证，可以将输入电流中的低频脉动量减小到5%以下，同时系统具有良好的动态性能，并提高了效率。针对传统双Buck逆变器（Dual Buck Inverter，DBI）滤波电感体积重量大的缺点。本文提出了一种三电感DBI，通过分裂出一只交流滤波电感，有效的降低了滤波器的体积、重量，并简化了控制电路。详细分析了三电感DBI的工作原理，给出了滤波器的设计原则。对两种可以实现三电感DBI无偏置电流运行的SPWM控制方式进行了分析，经仿真验证表明采用双极性载波的SPWM控制能完全实现逆变器的无偏置电流运行，可靠性更高。最后通过在控制环路中引入PR控制器，使逆变器获得良好外特性。为了进一步拓展三电感DBI的应用范围，提供航空静止变流器的另一种可选拓扑。本文给出了一种级联三电感DBI，采用载波移相（Carrier Phase Shifted，CPS）控制使主滤波电感的等效开关频率加倍，理论上将滤波电感减小为原来的一半，同时消除了三电感DBI输出电压在过零点的畸变。对三电感DBI进行了建模，分析了其性能。最后对三电感DBI和级联三电感DBI进行了详细的损耗分析，得到了两种逆变器损耗分布情况，为逆变器效率的优化打下基础。研制了两台1kVA的逆变器，实验结果表明理论分析的正确性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张方华

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