有源濾波應用于飛機交流電源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代飛機戰(zhàn)技性能要求的進一步提高，機載電子設備越來越多，諧波、無功、不平衡等分量對飛機交流電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的影響，嚴重影響了供電品質(zhì)，降低了發(fā)電設備、用電設備的工作性能和使用壽命。有源電力濾波（APF）技術(shù)作為一項改善電能質(zhì)量，凈化電網(wǎng)污染的先進技術(shù)在近年來得到了廣泛的研究和快速的發(fā)展。本文研究有源電力濾波用于飛機交流供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，探索解決飛機交流電源諧波污染的新途徑。 不同于民用電網(wǎng)，飛機電力系統(tǒng)具有：獨立小容量，電

2、源內(nèi)阻抗較大；電網(wǎng)頻率較高，為400Hz；負載中非線性負載比重大；采用三相四線制供電，三相負載不對稱；電源受負載影響比較大等特征，因此其有源濾波技術(shù)具有特殊性。 本文在對傳統(tǒng)的飛機電網(wǎng)諧波抑制措施進行分析的基礎(chǔ)上，針對飛機電網(wǎng)特點，提出了在飛機電網(wǎng)加入APF，實現(xiàn)對飛機電網(wǎng)諧波、無功和不平衡的綜合集中補償，通過幾種諧波抑制方案的定性和定量比較，給出了在飛機電網(wǎng)應用APF的特點和優(yōu)勢。 在對目前功率理論體系討論的基礎(chǔ)上

3、，對三相四線制的幾種典型電流檢測方法進行了深入的研究。在通用瞬時無功功率的理論指導下，針對飛機電網(wǎng)這類三相四線獨立小容量電源系統(tǒng)的特點提出了改進同步旋轉(zhuǎn)坐標法和改進的交叉矢量法。改進同步旋轉(zhuǎn)坐標法方法比較簡單，計算過程充分考慮電源電壓的信息，使補償前后的電源有功功率保持不變。改進的交叉矢量法在任何情況下可以使補償后的電源電流不含有零序分量，消除系統(tǒng)的不平衡。分析比較了各種電流檢測方法的特點和適用場合，得出改進的交叉矢量法是適合飛機電網(wǎng)A

4、PF的一種較優(yōu)的電流基準產(chǎn)生方法。 對三相四線系統(tǒng)的APF電路拓撲和電流跟蹤技術(shù)進行了詳細的分析。對有源電力濾波采用空間矢量調(diào)制的電流控制方案進行了分析，采用DSP+FPGA的方案實現(xiàn)了三維空間矢量調(diào)制的三相四線APF。由于飛機電網(wǎng)頻率為400Hz，因此應用于飛機電網(wǎng)的APF應該具有快速的電流跟蹤性能，通過對幾種三相四線拓撲結(jié)構(gòu)和對應的電流控制方案的優(yōu)缺點進行比較，提出采用分裂電容形成中點的三相四線拓撲結(jié)構(gòu)和滯環(huán)電流控制作為用

5、于飛機電網(wǎng)的APF的電路拓撲和電流控制技術(shù)。 分析了用于飛機電網(wǎng)的并聯(lián)型APF的等效電路，建立了系統(tǒng)模型。分析了APF諧波提取、電流跟蹤控制、直流電壓控制等各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，得到了APF的設計方法并對用于飛機電網(wǎng)的APF的關(guān)鍵參數(shù)進行了設計，完成了飛機APF的整體實現(xiàn)。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，本文制作了一套用于400Hz電源的APF實驗樣機，在不同條件下進行了實驗研究，得到了APF補償前后的實驗結(jié)果。