航空静止变流器的研究综述

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,是航空电源系统的重要组成部分。本文从拓扑和控制等方面回顾了近年的研究历程,讨论了提高航空静止变流器的功率密度、效率、输入/输出性能等的关键技术。分析了航空静止变流器的适用拓扑,采用反向恢复损耗问题小的拓扑、并采用交错移相控制技术等,可提高滤波器的等效开关频率,减轻被动元器件的重量。在DC-DC变换器的电压环中增加陷波滤波器,在DC-AC逆变器的电压环中增加谐振控制器,显著改变了特定频率处的变换器输出阻抗,解决了单相航空静止变流器的输入端的低频电流纹波问题,显著提升了航空静止变流器的输出电压调整率。在提高基础模块性能的基础上,研究了具有抗干扰能力强的组合控制技术,为航空静止变流器的标准化奠定了基础。     

1kVA高频软开关三相变流器研制

对新研制的1kVA 270V直流变换成三相四线恒压（115V／200V）恒频（400Hz)交流电的变流器所采用的主电路拓扑构成，工作原理，控制方法进行了介绍，分析，给出了实验数据和波形，并对实验结果进行了分析。该变流器采用了模块化结构，由3个333VA单相DC／AC变换器组合而成，最高开关频率达100kHz，采有了电流电压双闭环DPM滞环控制，结果表明该系统具有高频率，高功率密度，输出波形质量优，三相不对称负载能力强等特点。     

3 kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

采用公用电压外环方案，实现了三台1KVA基于频零电压开关航空静止变流器模块的并联输出，三台航空静止变流器模块均为电压，电流双环控制，通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电在及频率，同时产生统一的模块电流给定信号，各并联模块工作电流跟踪模态，从而实现各航空静止变流器模块的均流并联，该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路，不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路，具有简单可靠，均流精度高，体积小，重量轻和组合方便等优点，可以有效地提高航空静止变流器的可靠性，可扩展性及可维护性。     

电流型双向多脉冲变流器

提出了两种电流型双向多脉冲变流器的拓扑结构,实现了传统多脉冲整流器能量的双向流动。当其运行于逆变器状态时,变流器等效为一个电流型多重化逆变器,相较于传统分立式电流型多重化逆变器,此变流器具有电源与磁性元件数量少、系统体积小等优点。以18脉冲双向变流器为例,详细介绍了其工作原理,求出了18脉冲变流器总谐波失真(Total harmonic distortion,THD)最小时,各电平作用角度,提出了一种脉宽调制方式以实现交直流侧电压电流调节。最后通过仿真与硬件实验验证了所提系统的可行性。     

一种三相静止变流器设计

本文化述的三相静止变流器采用高频PWM技术 ,利用Boost变换器实现直流升压 ,然后由 12 0°导通型逆变器完成逆变 ,并设计了交流滤波电路 ,使输出波形为正弦波。已应用于某型无人机。     

大功率三相静止变流器研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案，并在此基础上提出了一种可以实现大容量输出的电路方案，采用多重叠加和移相调压技术成功地研制了28V输入20kVA静止变流器，该变流器达到了机场地面电源国家军用标准技术要求，满载时效率高达93%以上。最后给出了试验结果和波形。     

级联型航空静止变流器直流环节电路拓扑研究

基于级联技术的新型航空静止变流器的效率主要取决于其直流变换环节，针对低压大电流应用，推挽正激变换器具有防止开关管的电压尖峰和抑制变压器偏磁等特点，本文详细分析了推挽正激变换器的工作原理，对比研究了该变换器的三种次级整流结构，比较了各自的优缺点。实验表明，采用全波整流的推挽正激变换器效率可以达到89％以上，为新型航空静止变流器效率超过85％奠定了基础。     

一种新型软开关推挽三电平直流变换器

由于传统推挽直流变换器中开关管的电压应力高（输入电压的两倍），故该变换器的应用范围受到限制。本提出了一种新型的零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器，其中开关管的电压应力为输入电压。对该变换器采用移相控制，可以发现超前管只能实现零电压开关。加入阻断电容和阻断二极管可以使滞后管实现零电流开关。在这种控制方式下该变换器克服了传统推挽变换器存在的偏磁现象，开关损耗大，开关管有电压尖峰等缺点，使得其变换效率更高，有更广的应用范围。该变换器的工作原理在一个600W，50kHz的实验样机上得以分析和验证。最后，本还提出了另外几种零电压零电流开关PWM推挽三电平直流变换器。     

单相四开关Z源AC-AC变换器

提出了一种单相四开关Z源AC-AC变换器,它包括电压型与电流型两类。与传统脉宽调制AC-AC变换器相比,它具有如下特点:输出电压范围宽且可升可降,输出电压与输入电压可同相或反相,冲击和谐波电流小,可靠性高。针对AC-AC变换器中固有的开关管换流问题,提出了一种适用于单相四开关Z源AC-AC变换器的换流方案,无需外加缓冲吸收电路即可实现开关管的安全换流。以电压型单相四开关Z源AC-AC变换器为例,对其进行了理论分析、仿真和原理试验研究。实验结果证实了Z源变换器的特性及换流方案的可行性。     

UAV发射平台调平系统的NSSCA-PID控制方法

PID控制器是目前实现UAV(Unmanned Aerial Vehicle)发射平台在复杂环境下的自适应调平的主要手段,其控制性能取决于参数整定的品质。基于经典的正弦余弦算法架构,提出了一种嵌入边界缓冲策略的邻域搜索正弦余弦算法(Neighborhood Searching Sine Cosine Algorithm,NSSCA)用于整定PID控制器参数。以单位阶跃信号作为调平系统输入,邻域搜索正弦余弦算法优化PID控制调平系统的上升时间为0.04 s,调整时间为0.106 s,最大超调量为5.44%,表明邻域搜索正弦余弦算法对PID控制器参数的整定效果优于Z-N法、遗传算法、灰狼优化算法和经典正弦余弦算法。     

双闭环控制反激变换器起动过程

变换器起动期间,由于低的输出电压导致过冲电流,将对变换器造成损坏。本文研究了电压电流双闭环控制反激（Flyback）变换器的起动过程,该变换器采用峰值电流控制芯片来实现。将Flyback变换器的起动过程分为电流过冲、电流调节器调节和电压调节器调节3个阶段。分别讨论了断续模式和连续模式下起动过程的3个阶段的特点,详细分析了影响起动过程电流过冲的因素。文中进行了仿真分析,并且通过对500W,200V／20V原理样机的研制,验证了仿真分析的正确性。     

零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器

提出一种新颖的零电流零电压开关PWM Boost全桥变换器。超前管串联电感，并利用输出滤波电容的能量，可以在很宽的负载范围内实现ZCS。滞后管利用其寄生电容和与变压器原边并联的辅助电感，可以在任何负载下实现ZVS。与ZCS PWM Boost全桥变换器相比，所提出的变换器没有电流占空比丢失的问题。本文详细分析了该变换器的工作原理，参数设计原则。通过一个480W的原理样机，验证了分析结果。     

一种新的PWM DC—DC变换器建模方法

介绍一种带变压隔离器，含多个功率开关器件的PWM变换器工作在连续状态的建模方法。该方法考虑了变换器的寄生元件，由理想功率开关管、理想二极管和理想变压器组成的理想开关部分用受控电流源和电压源替代。基于能量守恒原理，给出了确定寄生电阻、二极管正向压降的等效值的方法。为了简化模型，建立了将平均寄生元件转移到电感支路中的映射规则。文中阐述了以PWM推挽变换器为例的建模过程，得到了PWM推挽变换器工作在连续状态的动态大信号、DC及小信号模型，并进行了计算机仿真分析，结果令人满意。该建模方法的优点是模型由标准电路元件组成，因而可以直接用于通用电路仿真程序，对于更复杂的变换器拓扑尤为方便。     

C—dump变换器开关的工作方式及其对调速系统的影响

讨论无刷直流电机调速系统中C－dump（电容储能型）变换器新波开关的工作方式对变换器储能电容电压和电机电流的影响，对斩波开关提出了三种控制方法：滞环控制、PWM控制以及滞环结合PWM控制。本文对其与主开关的配合方式进行了详细的分析与比较，给出了系统在各种方式下的实验结果。研究表明，C－dump变换器的新波开关采用滞环控制与PWM控制相结合的工作能较好的减小电机电流脉动，进而减小电磁转矩脉动，有利于系统稳态性能的提高。     

PWM变频器供电的感应电机传热特性

为了探究电动机在脉宽调(Pulse width modulation,PWM)变频器供电下的传热特性,近一步揭示变频参数（调制比）对电动机温升分 布的影响特征,以一台采用PWM变频器供电下55 kW驱动用感应电机为例,基于流体力学及传热学基本原理,结合电机通风结构特征,建立外部包裹有空气域的三维流热耦合求解域模型,并采用有限体积元法对电机内的温度场进行了数值研究。此外,针对PWM不同调制比控制条件下电动机全域内的传热特性进行了对比分析,结果表明：两个不同调制比控制条件下电机求解域 内各主要部件温升分布趋势大致相同;径向上,转子部分温升较高,在气隙位置温升出现阶跃式变化,定子部分温升较低;轴向上,电机各部分近风端温升较低,远风端温升较高;周向上,定子轭部温升呈波浪式变化。     

并联输出DC／DC谐振变换器的稳态分析和数字仿真

采用离散时间域的状态变量法分析了变换器的各种谐振和非谐振拓扑模式，建立了变换器的连续和非连续导通模式的数学模型。通过计算机数字仿真，得到了一些稳态工作特性曲线，以标么值形式给出，是设计和分析变换器的基础。     

移相控制全桥变换器的分析

移相控制全桥主换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关,同时又实现了ＰＷＭ控制,而不需要增加吸收电路。该变换器电路结构简洁,控制电路螽,是中大功率直直变换场合的理想电路拓扑之一。     

零电压开关PWM变压整流器

讨论了ＰＷＭ式变压整流器和谐振式变压整流器的优缺点，在此基础上，提出了一种零电压开关ＰＷＭ变压整流器。它是ＰＷＭ技术和零电压开关准谐振技术相结合的产物，其特点是功率开关器件的开关转换过程中采用零电压开关准谐振技术，即功率开关器件工作于零电压开关状态──软开关状态下，而能量传输的主要形式采用ＰＷＭ技术，故具有ＰＷＭ式变压整流器和谐振式变压整流器的优点。文中介绍了该变压整流器的电路结构及工作原理，着重分析了其关键部分──全桥零电压开关ＰＷＭＤＣ－ＤＣ变换器的工作过程和设计方法。该变压整流器具有体积小、重量轻、效率高、性能好、输出电压稳定度高的优点。