基于电流源型半桥变换器的航空静止变流器技术研究

发布时间：2017-08-30 00:41

  本文关键词：基于电流源型半桥变换器的航空静止变流器技术研究

  更多相关文章： 航空静止变流器 电流源型半桥变换器 级联式逆变器 损耗分析 控制策略 效率优化

【摘要】：航空静止变流器(Aeronautical Static Inverter,ASI)是飞机电源系统的重要组成部分,对其可靠性、体积重量以及变换效率的要求也越来越高。本文以基于电流源型半桥变换器的两级式航空静止变流器为研究对象,围绕如何减小两级式航空静止变流器的体积重量、提高变换效率、提高可靠性展开研究与分析,并重点对前级变换器进行深入研究。在理解、分析、比较各种常用的电路拓扑优缺点的基础上,确定以适合低电压大电流输入的电流源型半桥变换器作为前级DC/DC变换器拓扑,以半桥逆变器作为后级DC/AC逆变器拓扑。分析了传统静止变流器的结构方案并进行改进,确定以模块化方案代替传统方案以解决热源集中、体积重量大、冗余度低的问题,并根据静止变流器需求分别给出了前级DC/DC直流单元与后级DC/AC逆变单元主要技术参数。分析了电流源型半桥变换器的工作原理,并给出了损耗分析模型;分析了实际情况下变压器漏感对变换器工作的影响并提出了改进方法,改进方案将漏感的能量传递至输出侧,可以提高变换器整体效率。根据后级逆变器的要求,给出了前级的控制方法,包括变换器轻载时的控制方法、电感电流连续时的控制方法以及变换器并联的控制方法,并对电感电流连续时的变换器进行了稳定性分析。最后分析了后级级联逆变器的工作原理,根据输出需求给出了逆变器的调制方案与控制策略。根据前后级主要技术参数,对前后级主功率电路进行了详细的计算并进行了优化设计以减小损耗。为提高效率,后级逆变器采用了新型的SiC MOSFET,并根据应用条件给出了一种宽占空比范围的SiC MOSFET驱动电路。论文最后仿真和搭建了一台500VA的基于电流源型半桥变换器的航空静止变流器实验样机对理论分析进行实验验证。并给出了电流源型半桥变换器的效率曲线,额定工作效率94.58%,最高效率达到95.36%。
【关键词】：航空静止变流器 电流源型半桥变换器 级联式逆变器 损耗分析 控制策略 效率优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 研究背景14
• 1.2 航空静止变流器研究现状14-22
• 1.2.1 单级式航空静止变流器研究现状14-15
• 1.2.2 两级式航空静止变流器研究现状15-22
• 1.3 基于电流源型半桥变换器的模块化航空静止变流器22-24
• 1.4 本文的主要研究工作24-26
• 第二章 基于电流源型半桥变换器的两级式静止变流器研究26-46
• 2.1 电流源型半桥变换器研究26-42
• 2.1.1 电流源型半桥变换器主电路拓扑结构26
• 2.1.2 电流源型半桥变换器原理分析26-31
• 2.1.3 电流源型半桥变换器损耗分析模型31-33
• 2.1.4 电流源型半桥变换器控制方法研究33-42
• 2.2 半桥级联逆变器研究42-45
• 2.2.1 半桥级联逆变器原理分析42-43
• 2.2.2 半桥级联逆变器的调制方式43
• 2.2.3 半桥级联逆变器控制策略43-45
• 2.3 本章小结45-46
• 第三章 500VA航空静止变流器实验样机设计46-63
• 3.1 实验样机的技术参数46
• 3.2 DC/DC级电路设计46-57
• 3.2.1 电流源型半桥变换器样机参数设计46-56
• 3.2.2 不同开关频率下电流源型半桥变换器损耗对比56-57
• 3.3 DC/AC级电路设计57-61
• 3.3.1 DC/AC级主电路设计57-59
• 3.3.2 SiC MOSFET驱动电路59-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 基于电流源型半桥变换器的航空静止变流器实验研究63-76
• 4.1 实验样机63-64
• 4.2 仿真研究64-67
• 4.2.1 电流源型半桥变换器仿真研究64-66
• 4.2.2 半桥级联逆变器仿真66-67
• 4.3 电流源型半桥变换器实验研究67-73
• 4.3.1 电流源型半桥变换器启动实验67-68
• 4.3.2 电流源型半桥变换器稳态工作实验68-70
• 4.3.3 电流源型半桥变换器动态工作实验70-72
• 4.3.4 电流源型半桥变换器效率测试与分析72-73
• 4.3.5 电流源型半桥变换器并联工作实验73
• 4.4 静止变流器实验研究73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 全文工作总结76-77
• 5.2 后续工作展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 在学期间的研究成果及发表的论文学术论文83

【参考文献】

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本文编号：756347