输入电压不平衡时的12脉冲自耦变压整流器

在含有较多非线性负载的航空供电系统中常存在三相输入电压不平衡的情况。详细分析了输入不平衡对12脉冲自耦变压整流器(ATRU)的输出电压、输入电流的影响,并提出了采用谐波抑制电抗器(HBR)来抑制谐波电流。分析了工作原理,比较了几种HBR构成方案,研制了一台2kW的演示样机。实验结果表明,谐波抑制电抗器有效抑制了三相输入电压不平衡的影响。     

Novel hybrid 12-pulse boost-type rectifier with controlled output voltage

Novel hybrid 12-pulse line interphase transformer (LIT) rectifier systems with integrated single-switch or two-switch boost-type output stage that ensure a constant output voltage independent of mains and load conditions are proposed for supplying actuators of future more electric aircraft. The principle of operation, the dimensioning, and the system control are discussed. The theoretical considerations are experimentally confirmed for a 10 kW laboratory prototype. Finally, the single-and the two-switch system are comparatively evaluated concerning the level of input current ripple, power factor, and overall efficiency.     

Novel single-phase AC/DC converter with two PWM control schemes

A novel single-phase AC/DC converter with two pulsewidth modulation (PWM) schemes is proposed to draw a sinusoidal line current with nearly unity power factor, achieve balanced neutral point voltage and regulate the DC bus voltage. With the aid of neutral point clamped scheme, a three-level voltage pattern is generated on the AC side of the proposed rectifier. To track the tine current command derived from a voltage controller and a phase-locked loop circuit, a hysteresis current control scheme is used in the inner loop control. A capacitor voltage compensator is employed to achieve the balanced neutral point voltage. To investigate the effectiveness of the proposed control scheme, the simulation and experimental results based on a laboratory prototype circuit are performed.     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

电磁抛光装置的结构设计及特性研究

介绍了五轴联动磁流变抛光系统中的关键部件———公自转电磁抛光轮的结构设计进行了详细阐述,创造性的将电刷供电方式应用于该新型抛光轮的结构中。设计并开发了直流供电及交流供电两种驱动电源,并开展了抛光去除特性试验研究,对磁流变抛光过程中的主要控制参量直流线圈电压大小对被抛光工件表面材料去除特性的影响进行了研究。     

变频交流发电系统双定子绕组异步发电机短路瞬态分析

航空变频交流电源发电机突然短路是一种常见的故障情况,其瞬变过程值得展开深入研究。针对用于航空变频交流发电系统的双定子绕组异步发电机(DWIG),分析了两套绕组同时发生对称突然短路的情况,运用解析法给出了短路电流的衰减规律,最大短路电流计算公式及到达时刻。研究结果表明,DWIG在短路时定子绕组中将产生两个直流衰减分量和一个旋转衰减分量,分别对应两套定子绕组和转子的影响,其瞬态电抗的形式与带阻尼绕组的同步电机直轴超瞬变电抗类似,并与瞬态电流的峰值成反比关系,分析表明DWIG短路电流的峰值小于同步发电机。所得的结果能够有助于深入理解DWIG的瞬态特性,获得的解析公式有助于对发电机突然短路电流进行估算,辅助发电机电磁设计,可以为发电系统保护单元和控制器的设计提供理论参考。     

一种新型直流固态功率控制器行为模型

 提出一种适用于大型飞机电气系统数字仿真的直流(DC)固态功率控制器(SSPC)的行为模型.利用受控电压源控制SSPC两端电压按照线性规律变化以模拟SSPC的慢开通和慢关断特性.分析了该行为模型在稳态导通和稳态关断时的工作状态,考虑了实际直流SSPC的漏电流,对该模型进行了改进.分析该模型带各种负载的开通关断过程.在Saber软件中实现该行为模型,并通过仿真和实验验证其与各种性质负载的兼容性.快速性测试结果表明,相比基于真实结构和器件模型,该行为模型能够显著提高仿真速度和收敛性能.     

某型训练指挥台电源系统的优化设计

电源系统是为某型训练指挥台内部各设备提供能源支持的基础单元。通过对电源系统的组成结构和功能的系统分析,针对电源系统存在的 3个方面不足,包括:启动冲击电流过大、电源开关存安全隐患以及风扇组交流负载消耗不合理,提出相应的优化措施,即:应用软启动电源降低启动冲击电流、利用低压控制高压提高安全性、使用直流风扇替换交流风扇降低交流负载消耗。实际应用表明,在采用上述优化措施后系统的可靠性和安全性均得 到了明显提高,达到了优化的目的。     

分布式电推进飞机动力系统评估优化方法

以电推进飞机的动力系统作为研究对象,开展了以下研究工作：采用电力系统潮流计算方法,分析了采用高压直流供电体制的分布式电推进飞机电气系统,模拟了其在稳定运行状态与断路故障状态下的能量流动关系,同时分析了直流电压等级对电气系统的影响。搭建了完整的分布式电推进飞机动力系统仿真模型,依据基于时间和基于高度的飞行剖面,对比分析了纯电推进与涡轮电推进架构在推进功率、推进效率与航程3个评价指标上的优劣。建立了动力系统典型部件的参数化模型,并使用符号规划算法对建立的参数化模型进行了优化计算,比较了传统涡轮推进与涡轮电推进架构下动力系统质量与燃油消耗率间的优化权衡关系。研究结果为分布式电推进飞机混合动力系统的设计提供了有价值的正向设计方法。     

集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统

为了消除高峰均功率比低频脉冲负载对有限容量机载交流供电系统的周期性冲击等不利影响,对开关器件进行集成和复用,提出了能够同时提供功率解耦端口和直流输出端口的三端口功率解耦整流器。通过将三端口整流器与DC/DC变换器组合,构造出集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统,实现了直流侧周期性脉动功率和交流源侧功率的解耦,并保证低频脉冲负载正常供电需求。详细分析了三端口整流器的工作原理,提出了与之相适应的功率控制方法和调制策略,基于开关器件分时复用原理,实现了交流端口到两个直流端口的功率传输和分配,并实现了两个直流端口功率切换过程的平滑过渡。实验结果验证了所提三端口脉冲功率解耦整流器的有效性和可行性。     

Single-phase power-factor-correction AC/DC converters with threePWM control schemes

Three pulse-width modulation (PWM) control schemes for a single-phase power-factor-correction (PFC) AC/DC converter are presented to improve the power quality. A diode bridge with two power switches is employed as a PFC circuit to achieve a high power factor and low line current harmonic distortion. The control schemes are based on look-up tables with hysteresis current controller (HCC) to generate two-level or three-level PWM on the DC side of diode rectifier. Based on the proposed three control schemes, the line current is driven to follow the sinusoidal current command which is in phase with the supply voltage, and two capacitor voltages on the DC bus are controlled to be balanced. The simulation and experimental results of a 1 kW converter with load as well as line voltage variation and shown to verify the proposed control schemes. It is shown that unity PFC is achieved using a simple control circuit and the measured line current harmonics satisfy the IEC 1000-3-2 requirements     

单相PWM整流电路控制方法及仿真分析

分析单相PWM整流电路的结构、工作原理和控制方法,通过选择适当的工作模式和工作时序,可使PWM整流电路输出直流电压稳定。将正弦脉宽调制技术应用于PWM整流电路,使其交流侧输入电流非常接近正弦波,且与输入电压同相位。同时调节交流侧电流的大小和相位,使能量在交流侧和直流侧双向流动。在建立基于Simu-link7.6的仿真模型基础上,通过分析PWM整流电路各处电压、电流波形,验证其控制方法及仿真设计的正确性。     

基于高功率因数控制的永磁同步电机无电解电容驱动系统控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统因其成本与寿命的优势,在白色家电领域逐步得到广泛的应用。然而,由于使用小容量的薄膜电容取代大容量的电解电容,母线电压会以两倍工频波动,在母线电压处于波谷时,逆变器输出电压容易饱和,导致控制性能恶化,网侧电流畸变。因此,提出了一种基于高功率因数控制的转矩控制环和电压矢量修正策略,能够有效提升网侧功率因数,抑制网侧电流谐波并符合IEC 6100032标准。该算法的有效性通过仿真得以验证。     

大功率UVLED分布式驱动技术研究

以工业印刷过程中UVLED固化为应用背景,研究并设计了一种UVLED驱动控制系统。分析了采用分布式驱动的优势,确定了驱动电源采用两级驱动结构,包括前端AC/DC恒压模块和后端DC/DC恒流模块。对该系统的驱动电源模块进行了试验测试和结果分析,试验结果验证了该UVLED驱动控制系统的可行性。     

AC/DC converter topologies for the Space Station

A new class of AC/DC converter topologies (Type-1 converters) is described, suitable for use in an advanced single-phase sine-wave voltage, high-frequency power distribution system, of the type that was proposed for a 20 kHz Space Station primary electrical power distribution system. The converter comprises a transformer, a resonant network, a current controller, a diode rectifier, and an output filter. The input AC voltage source is converted into a sinusoidal current source using the resonant network. The output of this current source is rectified by the diode rectifier and is controlled by the current controller. The controlled rectified current is then filtered by the output filter to obtain a constant voltage across the load. Three distinct converter topologies, Type-1A, Type-1B, and Type 1-C, are described, and their performance characteristics are presented. All three types have a close-to-unity rated power factor (greater than 0.98), low total harmonic distortion in input current (less than 5%), and high conversion efficiency (greater than 96%)     

High power factor AC/DC/AC converter with random PWM

A three-phase AC/DC/AC converter is presented with a power factor preregulator to improve the power quality in the input side and a pseudorandom noise generator to reduce the emitted acoustic noise and the mechanical vibration for an induction motor drive. The space vector modulation with hysteresis current control for a voltage source rectifier is adopted to simplify the hardware circuit. A control scheme is presented to drive the supply current following the reference current. The amplitude of reference current for the pulsewidth modulation (PWM) rectifier is derived from the DC bus voltage regulator and the estimated output power. Random switching frequency technique for a three-phase PWM inverter system to reduce the annoying tonal noise and resonant vibration from an induction motor is described. By randomly varying the instantaneous PWM switching frequency from one cycle to the next, the frequency distribution of harmonics is spread in a wide frequency range. The major advantage for using such a strategy is the nonrepetitive output spectral characteristic that results in reduction of torque pulsations in motor drive systems. The nearly unity power factor at the three-phase rectifier and the absence of acoustic noise concentrated at the specific tones which is usually present with conventional sinusoidal modulation are verified by the experimental tests     

起动发电机在中国大型客机上的应用

变频交流（AC）发电机在三级式恒频交流同步发电机的基础上发展而来，其宽的变速工作范围给发电机系统带来了新的特点，而变频交流起动发电机又是在变频交流发电机基础上进一步发展的，其运行条件及工作特性更为复杂。首先介绍变频交流发电机的结构特点，并给出其设计关键点以及变频工作对发电系统的影响；进一步针对变频交流起动发电机新增的起动功能，重点分析起动工作时励磁机的两种工作方式，并给出建议的工作方式。通过分析现有变频交流起动发电机及其起动发电系统，指出进一步提高其功率密度和效率是完全可能且必要的，从而为其在中国未来大型客机上的应用和发展提供参考与建议。     

逆变电源输出交流电压分段式前馈控制方法研究

为解决水泵三相AC 660 V电机在DC 750~1 250 V下的供电及起动问题,通过开展电机驱动系统设计研究,形成了以两电平主电路结构、电压空间矢量脉冲宽度调制技术和电压/频率恒定控制策略为基础的水泵电机逆变变频控制方案。在方案中针对较宽输入直流电压范围下的输出交流电压控制技术进行了攻关并取得了突破,形成了相应关键技术解决方案。通过水泵负载试验,全面验证了该方案的有效性和可行性。     

SPWM逆变器交流瞬时值反馈控制系统分析

针对应用于交直交VSCF飞机电源系统的SPWM逆变器,提出了包含交流电流内环和交流电压外环的双闭环控制系统方案,利用交流瞬时值反馈的波形校正作用使逆变器输出电压波形得以改善。通过对单相1 kVA SPWM逆变器双闭环控制系统的设计分析和实验研究,结果表明:采用交流瞬时值反馈控制的SPWM逆变器具有较好的输出电压波形、动态响应特性和稳态调压精度,对逆变器输入直流电压的变化影响有很好的抑制作用,适合任由永磁无刷直流发电机供电的VSCF电源系统中应用。     

基于励磁电流前馈调节的航空直流发电系统建模分析

 高压直流(HVDC)发电系统因为其效率高、质量轻以及可靠性高等诸多优点成为航空供电系统的首选,其系统输出端存在着用于滤波的大电容,这使得采用传统PI调节方案的调压器不能满足系统的动态性能要求。因此,提出了采用励磁电流前馈(ECF)的调压器技术。对该技术进行了详细的理论分析,分别建立了有励磁电流前馈环和无励磁电流前馈环的发电系统的数学模型。比较2个系统的性能,发现有励磁电流前馈环的发电系统截止频率得到了较大的提高。实验表明,在突加负载和突卸负载2种情况下,加入励磁电流前馈环控制,系统能够迅速响应,保持稳定并且超调量小,动态性能得到了明显提高。该方法可推广到不同类型的航空发电系统的调压控制中。