某型3KVA航空静止变流器原理分析
高功率密度1 kVA航空静止变流器

1 k VA Ae r o na u t i c a l S t a t i c I n v e r t e r wi t h Hi g h Po we r De n s i t y
W an g Xu e yu ,Ch e n Yi han ,D e ng Xi an g。 ,G o ng Chun yi n g。
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 1 k VA 4 0 0 Hz 原理样机效率达 9 1 . 3 , 质 量 仅 为
( 1 .CEEG ( Na n j i n g )S o l a r En e r g y Re s e a r c h I n s t i t u t e Co . ,L t d,Na n j i n g,2 1 1 1 5 3 ,Ch i n a :
2 .Co l l e g e o f Au t o ma t i o n E n g i n e e r i n g,Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s& As t r o n a u t i c s ,Na n j i n g ,2 1 0 0 1 6,Ch i n a )
高功 率 密 度 1 k V A 航 空 静 止 变 流 器
王 雪钰 陈轶 涵 邓 翔 龚 春英
( 1 . 中电电气( 南京 ) 太 阳能 研 究 院有 限公 司 , 南京 , 2 1 1 1 5 3 ; 2 . 南 京 航 空 航 天 大 学 自动 化 学 院 , 南京 , 2 1 0 0 1 6 )
基于Saber的三相静止变流器谐波抑制分析及仿真

0引言无人机航空三相静止变流器是应用功率半导体器件,将飞机主电源直流27V变为恒压、恒频的36V、400Hz交流电,作为惯性导航系统部件陀螺仪的激励电源。
由于陀螺仪的精度直接影响整个惯导系统的精度,为了使无人机安全、可靠地工作,必须给陀螺仪提供高质量的电能。
在航空三相静止变流器中,功率器件总是工作在开关状态,这样静止变流器输出侧难免产生大量谐波,这些谐波不仅对无人机通讯设备产生严重干扰,而且还会影响惯导陀螺仪的精度,因此必须加以滤除。
现阶段,能较有效抑制谐波的方法有特定消谐法(SHE)[1]和正弦脉宽调制法(SPWM)。
特定消谐法是通过开关时刻的优化选择,消除选定的低次谐波,其具有一定局限性[2];SPWM是工业应用中为便于分析谐波而较常用的一种方法,它有模拟电路实现的自然采样法[3,4]和微机实现的数字化采样法[5]。
就静止变流器输出侧谐波而言,大量理论和仿真研究表明,自然采样法比所有的规则采样法都要优越[6]。
SPWM型恒压恒频静止变流器突出的问题是,它仅能稳定输出电压的幅度,改善波形质量完全依靠基于Saber的三相静止变流器谐波抑制分析及仿真马永翔,闫群民(陕西理工学院电气工程系,陕西汉中723003)摘要:目前无人驾驶航空飞机三相静止变流器中存在的高谐波成份对惯导系统的精度产生影响,针对这一问题,本文引入SPWM控制策略,分析了三相静止变流器输出电压的谐波成分及影响因素,设计出一种LC并联与LC低通滤波器级联的新型逆变输出滤波器,它克服了传统的通过加大LC滤波电路的电感量和电容量降低输出滤波器的截止频率来达到滤波效果的缺陷,具有体积小、重量轻等优点。
通过Saber软件进行了仿真实验,结果表明,该方法是有效、可行的,具有工程实用价值。
关键词:三相静止变流器;SPWM;滤波器;Saber;仿真中图分类号:TM935.25文献标示码:A文章编码:1001-1390(2008)08-0007-04Restrainharmonicandsimulationinthree-phaseaviationstaticinverterbasedonsaberMAYong-xiang,YANQun-min(ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi,China)Abstract:Consideringthelimitationofhighharmonicsofunpolotedthree-phasestaticinverterwhichaffectinginertianavigationsystemicprecision,thisarticledesignsinverteroutputfilterwhichisparalleledwithLCandcascadedwithLCresonantlow-passfilterbyanalyzingtheharmonicwaveandinfluencingfactorofSPWMaviationstaticinverter.ItovercomesthebreachwhichreducestheclosingfrequencyoftheoutputfilterbyenlarginginductanceandcapacitanceofL-Cfiltercircuitandhastheadvantageofsmallvolumeandlightweightandsoon.Simultaneously,thesimulationiscarriedonwithsaber,andtheresultprovesthetruenessandrationalityofthedesign.Keywords:three-phasestaticinverter,SPWM,filter,Saber,simulation7--LC滤波环节[7]。
某型静止变流器常见故障分析

TECHNOLOGY OUTLOOK
中国航班
CHINA FLIGHTS
某型静止变流器常见故障分析
田高峰 杜文玲 | 大连长丰实业总公司飞机航电修理车间
摘要:某型静止变流器将飞机上 28V 直流 电转化为 115V/400Hz 和 26V/400Hz 的单相交 流电向雷达高度表、无线电罗盘和座舱照明灯 单向交流用电设备供电。静止变流器的故障一 直困扰着部队和修理工厂,然而一直以来都没 有很好的解决方式,本文通过对产品原理的解 剖分析,结合实际修理情况对静止变流器常见 故障进行探讨和分析,提高了该产品的可维修 性,降低了生产成本。
关键词:静止变流器;单相交流电;故障 1 引言 某型静止变流器的深度修理一直深受车间 领导以及工厂领导的关注。由于该型静止变流 器的设计缺陷从而导致该型号静止变流器的修 理难度大,修理周期长,也一定程度上制约了 工厂修理能力的进一步提升。为了加大修理深 度、提高产品修理质量,本文对某型静止变流 器进行原理分析及功用介绍,结合自己的修理 经验,对该产品经常出现的故障进行分析。 2 某型静止变流器的原理 变流器的原理框图如图 1 所示。它主要由 五大部分组成: 2.1 直流变换 直流变换部分的原理电路图 2。它由缓冲 电路、比例驱动电路、单端反激功率变换电路 构成。 当 PWM 为高电平时,V3-D2 三极管导通, V3-D3 三极管截止,+7.4V 电压经电阻 RD1、 三极管 V3-D2、电阻 RD2 及三极管 V3-D1 的 be 给 功 率 管 V3-D4、D5、D6、D7 提 供 初 始 基极电流 ib,使 V3-D4、D5、D6、D7 导通, 集电极电流 ic 上升。驱动变压器 BDY-D1 右 边 的 绕 组 Nd1 与 TD2 左 边 绕 组 Nf 形 成 电 流 互感器,流经 Nd1 的电流 i1 比例于 ic,i1 经 V3-D1 流至 V3-D4、5、6、7 的基极,成为其 比例驱动电流。 随 着 V3-D4、D5、D6、D7 的 集 电 极 电 流 ic 增 长, 或 由 于 其 他 原 因 使 β 减 小 时, V3-D4、D5、D6、D7 接近浅饱和,其集 - 射 极电压 uce 上升。当 uce 上升到某值时,二极 管 VD2 导通,驱动变压器 BDY-D1 左边的绕 组 Nd2 产生的电流 i2 参与驱动,使 V3-D4、 D5、D6、D7 保持在临界饱和状态,并将 uce 箝位。 当 PWM 为 低 电 平 时,V3-D2 截 止,
航空静止变流器DCDC级的研制

ii
南京航空航天大学硕士学位论文
图表清单
图 1.1 常见的 DC/DC 拓扑 ..................................................................................3 图 1.2 不对称半桥电路拓扑 ................................................................................6 图 2.1 主电路拓扑 ................................................................................................8 图 2.2 主要波形图 ................................................................................................9 图 2.3 主要工作模态分析 ..................................................................................11 图 2.4 芯片 SG3525 外围电路图 .......................................................................17 图 2.5 变换器在额定电压输入不同负载下的电压 电流波形 ......................18 图 2.6 缓冲电路中各器件电压波形 ..................................................................19 图 2.7 效率曲线图 ..............................................................................................19 图 3.1 串联谐振 DC/DC 变换器 ........................................................................21 图 3.2 串联谐振的直流增益曲线 ......................................................................22 图 3.3 并联谐振 DC/DC 变换器 ........................................................................23 图 3.4 并联谐振的直流增益曲线 ......................................................................23 图 3.5 LCC 型串并联谐振 DC/DC 变换器 .......................................................24 图 3.6 串并联谐振的直流增益曲线 ...................................................................24 图 3.7 LLC 型串并联谐振 DC/DC 变换器........................................................25 图 3.8 半桥 LLC 型串并联谐振变换器 .............................................................26 图 3.9 f s>fr 时的工作过程...................................................................................27 图 3.10 f s>fr 时的主要波形..................................................................................28 图 3.11 f m<fs<fr 时的工作过程 ............................................................................29 图 3.12 f m<fs<fr 时的主要波形............................................................................29 图 3.13 f s=fr 时的主要波形..................................................................................30 图 3.14 半桥 LLC 谐振的稳态等效电路 ...........................................................32 图 3.15 k=5 n=1 时 LLC 谐振变换器直流增益曲线图..................................33 图 3.16 谐振网络归一化输入阻抗特性 ............................................................34 图 3.17 频率一定时不同 Q 值时桥臂中点电压和激磁电感电流仿真波形 ...35 图 3.18 f m<fs<fr 频率范围内不同载下的主要波形............................................36 图 3.19 三种负载下的软开关情况 ....................................................................36 图 3.20 软开关过程示意图 ................................................................................37 图 3.21 不同 k 值下变换器直流增益曲线图.....................................................42 图 3.22 原边归一化电流与 kQ 的关系..............................................................43 图 4.1 L6599 外围主要端脚的连接示意图 .......................................................51 图 4.2 有旁路电容的无损电流检测法 ..............................................................52 图 4.3 欠压保护输入外围接法 ..........................................................................52 图 4.4 驱动电路 ..................................................................................................53 图 4.5 不同负载下 MOS 管驱动和漏源极电压波形........................................54 图 4.6 不同输入电压下原边 MOS 管驱动和漏源极电压波形........................54
单相和三相软开关静止变流器第一章

第一章绪论航空静止变流器由于具有效率高、体积小、重量轻及可靠性高等优点,美国等先进国家已完全用它取代了传统的旋转变流机。
本章对航空静止变流器和软开关逆变器技术作了回顾,确定正激直流环节软开关静止变流器为本文的研究重点。
§1-1 航空静止变流器的发展现状航空静止变流器是航空电源系统的二次电源,将飞机上28V低压直流电变换为单相115V/400Hz、或三相115V/200V、或三相36V交流电,供机上负载使用。
1-1-1 基本要求静止变流器的基本要求是:可靠性高,成本低,维护方便,体积小、重量轻,电气性能好[1]。
主要电气性能指标有:输出频率稳定,输出电压精度高,动态响应速度快,输出正弦电压失真度低,效率高。
航空的特殊环境也对静止变流器提出了进一步要求,如高度、温度、湿度、振动冲击、抗电磁干扰等等[41]。
随着飞机战斗性能的提高和用电设备的不断增加,对静止变流器也提出了更高的要求。
具有高效、高可靠性、高功率密度、输入与输出之间有电气隔离的变换器才能满足上述要求。
而变换器实现高效、高可靠性、高功率密度的关键是采用高频软开关技术。
1-1-2 硬开关和软开关电路高频工作有助于减小磁性元件和滤波元件的体积和重量,实现高功率密度,加快系统的动、静态调节速度,提高电气性能。
工作频率的提高与功率器件的开关状态-硬开关和软开关相关。
所谓硬开关是指功率器件在同时承受电压和电流的状况下开通和关断,因此开关损耗大。
感性负载关断时引起的电压尖峰和容性负载开通电流使功率器件开关条件恶化,开关应力大。
此外,硬开关电路存在较大的电磁干扰(EMI-Electronic Magnetic Interface)。
开关损耗、开关应力和EMI等因素限制了硬开关电路高频工作。
为改善器件开关状态,在脉宽调制(PWM-Pulse Width Modulation)技术和谐振技术的基础上应运而生软开关技术。
所谓软开关是指功率器件在开通和关断时所承受的电压或流过的电流为零,即实现零电压开关(ZVS-Zero Voltage Switching)或零电流开关(ZCS-Zero Current Switching)。
基于DSP的三相航空静止变流器的设计

Ke wo d : v r r o rs p l ;p a e s i e o a t o to ;c c o o v r r o w th n y r s i e t ;p we u p y h s h f r s n n n r l y l c n e t ;s f s i i g n e t c e t c
桥 全波 式和 全桥桥 式等 电路 。 在该系 统 中 , 而 由于选
用 了 20V5 z交流 市 电作 为输 入 ,1 /0 2 /0H 15V40Hz 三 相 作为输 出 , 入输 出 电压 都较 高 , 输 因此选用 全桥 桥 式 作为主 电路拓 扑 结构 , 图 2所 示 。 如
摘要 : . 介绍了基于 D P的 15V4 0H 三相逆变 电源的设计原理和设计方法 , S 1 / z 0 采用移相谐振控制技术和周波变流型 高频环节逆变技术 , 使整机开关最 大程度地 实现 了软开关 。实验结果表 明, 该逆变 电源设计合理 、 可靠性高 , 并在小
型 化 、 高 功率 密 度 和 可 靠性 方 面 , 得 了很 好 的 效 果 。 提 取 关 键词 : 变 器 ;电源 ; 相 谐 振 控 制 ;周 波 变 流 ;软 开 关 逆 移
图 2 功 率 主 电路 结构 图
2 变 流 器 系统 构 成 采用方 案可 简化为 :0V5 z 电一 直流一 双 2 /0H 市
rai o w thn oteumote tn.h x ei na e ut v rf ta h o t l to saerg tmoerl be e l es f s i ig t t s xe t ee p r z t c h T me tlrsl civ h ttec nr h d r ih , r ei l, s o me a
基于内模原理的新型三相航空静止变流器闭环控制系统

2006年9月电工技术学报Vol.21 No. 9 第21卷第9期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Sep. 2006基于内模原理的新型三相航空静止变流器闭环控制系统葛红娟蒋华王培强(南京航空航天大学自动化学院南京 210016)摘要基于内模控制原理,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。
关键词:航空静止变流器内模原理重复控制波形畸变中图分类号:TM46A Novel Three-Phase Aviation Static Inverter Closed-Loop ControlSystem Based on the Internal Model PrincipleGe Hongjuan Jiang Hua Wang Peiqiang(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China)Abstract The repetitive control approach was applied to the three-phase aviation static inverter (ASI) based on the internal model principle in this paper. Consequently, a novel three-phase ASI closed-loop system was presented and the output voltage harmonics of the system caused by non-linear loads or unbalanced loads can be reduced distinctly. The simplified model and open-loop frequency responses of the three-phase aviation static inverter were figured out under the synchronous coordinate system firstly in the paper. Then, the internal model generator was designed, and the control parameters of its compensator in frequency domain were derived carefully to form the three-phase ASI closed-loop system in which the control processes of the d and q coordinate models of the ASI are independent with each other. Finally, the prototype was completed, and the simulation and experiment results show that the output voltage wave distortion caused by non-linear loads can be reduced, and control approach in this paper is feasible and correct.Keywords:ASI, internal model principle, repetitive control,waveform distortion1引言新一代机载电子设备大都为调节性能良好的非线性整流负载,因此,研究如何降低三相航空静止变流器带非线性整流负载时的输出电压谐波分量已成为飞机二次电源的一个热点[1~3]。
航空静止变流器技术

航空静止变流器技术王帮亭;郑建【摘要】静止变流器是飞机电源系统的核心组成部分,它不仅直接关系到飞机的飞行安全,同时也是决定航空电源系统技术水平的主要因素之一。
文中主要对静止变流器的实现方法进行了研究,提出一种双Buck逆变器拓扑结构。
该方法采用一种单相双降压式电路拓扑,不存在桥臂直通,开关管体二极管不参与工作,不存在体二极管反向恢复损耗大的问题,效率高、可靠性高。
通过仿真实验验证了提出的静止变流器拓扑结构的特性%Static Inverter is a key component of aircraft electrical power system(EPS).It is not only associated with the flight safety,but also a key element which affects the technology level of aircraft EPS.This paper focuses on the research on the realization methodology of the static inverter,and presents a double Buck inverter topology for the static inverter.A single phase double Buck circuit topology is used,which can eliminate the short circuit in one side of bridge.The diode attached to the switching device will not be involved in the operation.Therefore,there will be no large power loss of the switching device.The efficiency and reliability of the static inverter will be higher.The presented topology for the static inverter has been verified by simulation results【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2011(024)012【总页数】3页(P47-49)【关键词】静止变流器;逆变器;飞机;拓扑;仿真【作者】王帮亭;郑建【作者单位】上海飞机设计研究院电气设计研究部,上海200235;上海飞机设计研究院电气设计研究部,上海200235【正文语种】中文【中图分类】TN86;TM86航空静止变流器是飞机电源系统的二次电源,它应用功率半导体器件,将飞机上主电源直流电28 V和270 V变换为恒压恒频单相36 V或115 V,400 Hz或三相36 V和115 V,400 Hz交流电,供飞机上的用电设备使用。
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某型3KVA航空静止变流器原理分析
【摘要】本文简要介绍了某型3kva航空静止变流器的基本工作原理。
【关键词】变流器;原理
航空静止变流器是航空电源系统的二次电源,其发展方向是高功率密度、高变换效率、高可靠性、高维修性和高电能质量。
常见的应用是把一次电源的直流电网电压28v变换成频率为400hz的115v 交流电压供给机载设备使用。
目前,比较成熟并且常用的方案是采用两级式结构,即前级采用dc-dc变换器,后级采用dc-ac变换器。
1.航空静止变流器原理简介
现以3000va的静止变流器为例,对目前航空电源系统常用的静止变流器的原理进行介绍。
静止变流器的a、b、c三相的基本原理相同,由直流变换部分、逆变部分将dc28v转换为115v/400hz单相正弦交流电,再通过相控部分,将相序调整成标准的三相
115v/400hz交流电。
每个单相的变流器主要由五大部分组成。
1.1直流变换单元
直流变换是将28v的直流低压变换为185v的直流高压。
直流变换单元由缓冲电路,比例驱动电路、单端反激功率变换电路组成。
缓冲电路是一个晶体管互补电路,缓冲电路的基本工作原理是利用电感电流不能突变的特性抑制器件的电流上升率,利用电容电压不能突变的特性抑制器件的电压上升率;比较驱动电路的激磁电流与晶体管的输出电流成正比,这对于提高开关速度,降低功率晶体管
的损耗极为有利。
综合电流反馈和检测的综合电压反馈信号送至控制板进行综合处理后,再送至缓冲电路一串脉冲调制信号。
无论输入电压在很大范围内变化或负载从空载到满载的范围内变化,输出的直流高压的变化范围均在很小的范围内变化,以保证直流高压的稳定性。
1.2逆变换单元
逆变换单元由逆变换电路和逆变换驱动电路组成。
逆变换主要由四只晶体管组成一个三态桥电路。
其中两只晶体管在高频脉冲下工作,另外两只晶体管工作在400h自动方波开关状态。
当对应的两只晶体管导通时,形成波形的正半周期,另外两只导通时,形成波形的负半周期。
经过l-c滤波,便得到符合要求的正弦波。
逆变换每只晶体管均有一个驱动电路,四个基本相同的驱动电路构成了逆变换的驱动电路。
驱动信号来自控制板,当控制信号为低电平时振荡器产生高频振荡由变压器传输,经整流后获得不一定的功率,最后经互补输出电路输出到三态桥电路一串脉冲信号,该信号与控制板的输出信号相位相差180°。
1.3内部供电单元
dc 28v输入电压变换为不受输入电压控制的稳定的dc 11v电压,向内部电源的逆变电路供电,经变压器推挽振荡,在变压器的副边输出5组各±7.4v的电源,分别送到变流器的各个用电部分。
变流器的内部供电是由集成电路组成一个振荡器,与晶体管共同构成一个开关稳压电源,经功率管获得一定的功率后,输出稳定的
约11v的电压。
该电压供给推挽振荡器,在变压器的副边得到五组电压,并经整流后得到五组±7.4v的直流电压,分别向变流器各部分电路供电。
由于系统的反馈作用,11v的电压几乎不随电源电压而变化,但能根据负载的变化自动调整电压值,以满足整机在各种运行状态下的需要。
调整电位器电路中的电位器可以调节11v电压值,从而可调节直流变换的输出电压值。
同时变流器的交流输出电压也会发生改变。
1.4故障信息处理单元
故障信息处理单元就是将故障信号输出处理的单元。
故障处理单元是由故障判别电路和故障输出电路组成。
当变流器的输出电压正常时,内部变压器传输的电压可以维持故障判别电路的晶体管导通,故障信号是否显示是由故障输出电路的晶体管是否导通来决定的。
当故障判别电路的晶体管导通时,导致故障信号输出晶体管截止,故障显示电路处于开路状态而不显示。
当输出电压异常时(如无输出),故障判别晶体管因基极无信号而截止,故障显示电路晶体管导通,故障指示灯有电流流过,故障指示。
1.5控制单元
控制单元是单相变流器的控制中心,进行直流变换的脉宽调制,逆变换脉调制,整机的保护以及反馈信号的综合处理控制单元分为控制直流变换部分和控制逆变换部分。
它们有两大功能,即脉冲调制和保护功能。
直流变换部分的保护功能有:输入电压的欠压、过压保护,直流变换功率管过热保护,保护方式是以停止直流变换来
实现的。
逆变换部分具有的保护功能为:输出频率过高、过低保护、输出电压过高保护,其保护的方式是以停止逆变换的方式实现的。
其脉冲调制均利用电流控制二态调制技术来实现。
最后经接口电路输出一串受控制的有序的高频调制脉冲分别送至直流变换和逆变
换的驱动电路。
2.结束语
随着飞机性能的提高和用电设备的不断增加航空静止变流器的
应用越来越广泛。
应用的广泛性,为航空静止变流器技术的迅猛发展奠定了基础。
目前研制的航空静止变流已经是由高频隔离变换器和逆变器组成,逆变器采用级联技术,由4台逆变桥的输出级联得到系统输出,对应由4台高频直流变换器提供4台逆变桥所需的隔离直流电源。
这种新型的航空静止变流器采用分布式电能变换方法,用一种较简单的积木式结构实现了电压的转换。
目前这种具有高性能、高效率、轻量化、小型化及电气性能好等特点的静止变流器作为常用的二次能源。
具有广阔的应用前景。
【参考文献】
[1]刘大刚.500va航空静止变流器的研制.南京航空航天大学.
[2]沈萍.航空静止变流器dc/dc级的研究.南京航空航天大学.。