应用于航空变频电源系统的新型串沥混合有源滤波器

 目前变频交流(AC)电源系统开始逐渐应用到新型多电飞机(MEA)中,传统有源滤波器无法满足宽输入频率变化要求,为此需要设计一种适合于宽变频航空电源系统的有源滤波器。本文研究了一种应用于航空变频电源系统的新型串联混合有源滤波器(SHAPF),该有源滤波器直接根据基波电流进行补偿,针对各种频率输入均能起到较好的抑制谐波作用。讨论了这种新型SHAPF的变频谐波抑制原理,给出了该滤波器的控制系统详细设计过程,包括基于双数字信号处理器（DSP）的控制平台设计和逐点动态检测基波电流的算法设计,最后进行了样机实验,对比了加入滤波器前后系统输入电流实验波形和谐波分析,加入滤波器后系统输入电流总谐波失真度（THD）由174.00%变化至4.80%,滤波效果良好;在360 Hz,400 Hz和720 Hz不同输入频率进行了滤波实验,验证系统在宽变频输入条件下均具有良好控制性能,满足航空变频输入时输入功率因数校正要求。     

美国军用标准《飞机供电特性》分析（二）

美国军用标准《飞机供电特性》分析（二）王守方（三○一研究所）三、交流电压波形交流电压波形中非基波含量直接影响功效和热耗，故必须对它们加以限制。众所周知，恒速恒频系统和变速恒频系统产生交流正弦波电压的机理不同，其波形指标要求也就不同。恒速恒频交流发电系...     

MD-90飞机的变速恒频发电系统

变速恒频(简称VSCF)发电系统是在电力电子技术迅速发展的基础上,研制开发的一种新型飞机电源系统,用来取代传统的恒速恒频(简称CSCF)电源系统.VSCF发电系统利用电子变换器,把飞机发动机直接驱动的变频交流发电机产生的变频交流电,变换成115/2O0伏、4O0赫3相交流电,以满足飞机用电设备的需要.VSCF电源与CSCF电源比,其发电效率要高近1O个百分点,而且还具有供电质量高,无频率瞬变现象;可靠性高,寿命期费用低;便于生产、使用和维修等优点.     

基于DSP2812的三相SPWM波形实现

针对变频技术的核心—SPWM波形的产生和控制,详细介绍了SPWM波形的产生方法,并给出了软件编程。通过以DSP芯片TMS320F2812为核心,利用规则采样法产生SPWM波形,具有速度快,精度高,实时控制能力强,易于频率变换等优点。     

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。     

三相电压型脉宽调制整流器定频模型预测控制

针对三相电压型脉宽调制(PWM)整流器有限控制集模型预测控制采样频率高、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频模型预测控制方法。通过求解价值函数得到PWM整流器交流侧下一采样时刻所要输出的电压值,利用空间矢量脉宽调制技术输出计算得到的电压值,实现定频模型预测控制。仿真与试验结果表明:所提出的控制算法开关频率恒定,稳态电流谐波含量低,实现了整流器高功率因数运行。     

采用瞬时转矩控制策略的异步发电系统的容错研究

在六开关三相异步发电系统中增加较少的硬件,可实现对常见故障的容错,容错后系统重构为四开关三相运行系统。研究了容错型四开关三相系统中电压矢量的特点及其对磁链和转矩的调节作用,提出了四开关三相系统瞬时转矩控制中磁链和转矩的控制方案。对四开关三相异步发电系统的几个关键问题进行了研究,针对电容电压漂移问题,提出了修正转矩给定的有效方法。最后给出了仿真与实验结果。     

计及开关频率优化的永磁同步电机模型预测转矩控制

为减小逆变器开关频率对永磁同步电机(PMSM)性能的影响,提出了一种计及开关频率优化的PMSM模型预测转矩控制(MPTC)方法。建立了电磁转矩及定子磁链数学模型,并在此基础上设计了MPTC全速域价值函数。在全速域价值函数中加入了逆变器开关频率的限制条件,以实现恒转矩区内最大转矩电流比、恒功率区内弱磁调速并计及开关频率最优化的控制效果。仿真结果证明了所提方案不仅具有较高的动态响应性能,而且有效降低了逆变器的开关频率。     

一种飞机变频电网计算方法

针对变频交流系统作为机上大容量供电形式发展方向的现状,提出了一种可用于变频电网计算的新方法:该方法以电抗为分析参数,通过对电网参数连续校正可以完成变频交流系统各汇流条电压的定量分析。采用该方法对民机电网进行计算并与常规定频方法进行对比,所得结果证明了该方法的正确性及可行性。当系统低频轻载时,频率对各汇流条电压影响不大;但当运行于高频重载工况时,线路末端汇流条电压与频率关系密切,此时必须考虑频率对电网电压的影响。     

深空测控通信载波信号二维FFT捕获技术

针对深空测控通信系统中,地面站接收信号的信噪比低、频率动态大,载波信号捕获难度较大的问题,提出一种基于频率和频率变化率进行二维FFT(快速傅里叶变换)搜索的深空载波信号捕获技术,同时结合工程应用提出一种基于时分复用结构的实现方法,并进行仿真。仿真结果表明,该捕获技术在低信噪比和高动态适应能力方面具有优异的性能,能够在载噪比为16dBHz时,完成对频率变化率为800Hz/s的信号快速捕获,其技术成果可应用于我国深空测控通信系统。     

九开关变换器驱动六相电机的载波调制PWM控制

针对九开关变换器驱动六相永磁同步电机系统的断相运行状态,研究了一种基于有效作用时间的载波调制PWM控制方法。给出了九开关变换器及基于有效作用时间的载波调制PWM控制的基本原理,建立了正常情况下六相PMSM的数学模型,根据单相和两相断路后电机相应的约束条件,采用空间解耦变换矩阵,分别建立了单相断路和两相断路后的电机数学模型,在Matlab/Simulink中进行了仿真实验,验证了所提控制方法的可行性。     

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于：较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。     

基于三电平逆变器的内置式永磁同步电机矢量控制研究

三电平逆变器输出电压波形比两电平逆变器增加一个台阶,其谐波含量低、波形质量好,有利于实现输出电压的正弦化,且单个开关管承受的电压应力小,适合向高压大容量方向发展。内置式永磁同步电机(IPMSM)为三相正弦波输入控制,用三电平逆变器来驱动IPMSM,有利于减少IPMSM的转矩脉动,实现高性能的调速控制。对基于三电平逆变器的IPMSM矢量控制技术进行了研究,建立了系统仿真模型。仿真结果表明:该系统的三电平逆变器输出电压波形正确,IPMSM的转速能准确跟踪参考转速,电机动态、稳态性能良好。     

基于SHEPWM与谐波补偿技术的混合逆变策略

文章介绍了谐波补偿器的结构特点及工作原理,研究论证了SHEPWM技术应用于三相逆变系统消除指定谐波的有效性。将SHEPWM与谐波补偿技术结合应用于逆变系统展开研究,充分拓展了谐波补偿器的应用价值,利用了SHEPWM技术可应用于大功率场合的优点。分析了混合逆变系统的工作原理,介绍了其电路结构,推导并建立了逆变系统数学模型,仿真验证了混合逆变策略的可行性,特别是在抑制特定低次谐波方面效果显著。     

改善开关磁阻ISG性能的控制策略研究

 针对宽转速范围开关磁阻ISG 的起动转矩平稳性差和发电性能不理想, 提出用TMS302C31 和CPLD 协调工作以改善开关磁阻ISG 性能的控制思路, 给出了起动和发电状态详细的CPLD 时序控制逻辑仿真图、绕组相电流波形仿真图和原理样机实测波形图; 讨论了I SG 在典型状态的DSP 的控制策略框图, 试验结果表明, 发电状态在4 倍负载突加、2 倍突卸条件下, 其稳态和瞬态性能仍满足MIL-STD-704E 标准。     

航空电源系统中九开关变换器短路时容错控制

为增强航空电源系统的可靠性,以九开关变换器驱动的双Y移30°永磁同步电机为研究对象,研究了相应的容错控制方法。针对九开关变换器单个开关管的短路故障,首先介绍了九开关变换器的工作原理及基于有效作用时间的载波调制PWM方法的基本原理,当变换器发生开关管短路情况时,展开容错控制,最后在Matlab/Simulink中进行了仿真试验,得到容错控制后的试验图形。试验结果验证了所提出算法的正确性,提高了电机的可靠性。     

面向航空仿真激励的气压调控系统研究

针对航空电子设备研制过程中所需要的动态压力模拟装置,提出了一种基于双高速开关阀的新型混合气压控制策略及系统。在这种新型混合控制策略中,从优化高速开关阀调制的角度,提出了一种错时调制(Time Interlaced Modulation,TIM)气压调控新方法,以代替传统的脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)方法。在此基础上,还设计了七模式切换方法来保证合理的开关阀切换时序。同时,采用滑模控制器代替传统的PID控制器,解决气动伺服系统强非线性问题。通过实物试验,证明在采用该混合控制策略后,能够实现最低1.2%超调量的阶跃响应控制,并能够快速跟踪0.25Hz频率的正弦信号。     

飞机用开关磁阻起动/发电系统负载影响研究

组合起动/发电(IS/G)系统是多/全电飞机(M/A EA)的关键子系统,而开关磁阻电机(SRM)被认为是实现飞机IS/G系统的首选机型。研究了负载对开关磁阻起动/发电(SR S/G)系统电能质量及稳定性的影响。针对多电飞机电气系统的特点,所涉及的负载被划分为三类:传统负载、特殊负载和恒功率负载,给出了突加、突卸负载时SRM的输出电压和相电流曲线。同时,对恒功率负载下系统的稳定性进行了理论分析和仿真验证。     

高效MF-TDMA系统时隙分配策略

由于具有高效性和灵活性,多频时分多址接入(MF-TDMA)技术被广泛应用于现代宽带通信卫星系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。在MF-TDMA系统中,时隙资源分配问题可以分为两步：载波信道选择和信道内的时隙分配。对于第1步,RCP-fit等算法提供了良好的用户载波信道预约策略。本文主要针对时隙分配过程的第2步展开讨论,针对载波内的时隙管理问题提出了一种基于倒序时隙编号时隙资源树的时隙组织方式,从时隙编号的角度解决了时隙时间均分问题。并采用伙伴递归调整算法作为载波内时隙优化定位方法,有效减低时隙碎片对系统资源利用率的负面影响。最后通过仿真,验证了该时隙管理算法的高效性。     

基于DSP的SPWM变频电源的设计

本文主要介绍了基于正弦脉宽调制(SPWM)变频电源的软硬件设计方法.主电路由不可控整流及智能功率模块( IPM)电路组成,使得变频电源具有较高的可靠性；控制部分采用TI公司的DSP实现了基于单极倍频的SPWM波形的数字化生成算法,该算法具有谐波失真小等优点,另外在软件设计中采用了双闭环数字PID控制方法,使得变频电源的输出稳定性得到了进一步的提升.