降压型航空三相功率因数校正的研究

【类型】学位论文

【作者】杨玉良 

【关键词】 多电飞机 航空三相PFC 广义APF 自适应陷波器 同步信号提取

【摘要】为减轻自重，提高飞机的能源利用效率，“多电飞机”将变速变频电源系统应用到航空电源中，大量非线性电力电子装置在航空电源中得到应用，飞机电能质量问题引起了广泛关注。航空领域相继对航空电源标准进行修订，提出了更加严格的要求。本文根据航空电源标准DO-160先后的变化，总结归纳了新航空电源标准的变化，指出设计航空三相功率因数校正(PFC)的特殊要求：①.降压型；②.高、变频率条件下的高谐波抑制性能；③.宽输入和不平衡电源电压条件下直流输出电压的稳定和更小的纹波。 为满足航空三相PFC降压的要求，将广义有源电力滤波器(APF)应用到航空三相PFC中。与传统并联型APF和PWM整流器相比，它还具有谐波抑制效果好、处理功率容量小的优点。针对广义APF在电源电压变化条件下直流输出电压不能稳定的问题，提出了稳定直流输出电压的输入电流幅相控制策略。建立了输出电压可控的降压型航空三相PFC的dq坐标系下的数学模型，并对电压环和电流环进行了设计。通过仿真对谐波抑制效果和直流输出电压的稳定控制进行了验证。 多电飞机交流电源频率在 360~800Hz 之间变化，快速准确地提取变频航空电源的同步信号是航空三相变流器的控制前提。文中将自适应陷波器(ANF)应用到变频航空三相电源系统的同步信号提取中，根据αβ静止坐标系下的瞬时对称分量法，构造了用ANF提取同步信号的微分方程，并给出了实现原理框图，可以快速准确地提取出基波正序和负序分量。文中在 αβ 静止坐标系下的 ANF 算法与三相 abc坐标系下的算法相比，可以减少1/3的运算量。文中提出的检测方法在FPGA中实现，运算时间仅需115ns。 针对输出电压的稳定控制对功率因数和逆变桥补偿容量影响的问题，定量分析了功率因数和逆变桥补偿容量与主电路和电源运行参数之间的关系。并根据此关系，针对航空电源标准要求的电源运行工况，对电源测电感和不可控整流桥侧电感进行了详细的设计。通过仿真对以上理论分析进行了验证。 设计了数字控制的2kW实验样机。利用该样机，对文中提出的同步信号提取方法就航空电源标准要求的多种运行工况下进行了实验研究，结果证明提出的同步信号提取方法具有较好的动态性能。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】重庆大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】杜雄

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