基于VIENNA整流器的机载电源PFC研究

基于VIENNA整流器的机载电源PFC研究
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘要 (I)
ABSTRACT........................................................................................................... .II 第1章绪论. (1)
1.1课题背景及研究的目的和意义 (1)
1.2机载功率因数校正技术的发展概述 (1)
1.2.1PFC拓扑的研究 (1)
1.2.1PFC控制策略研究 (5)
1.3本文研究的内容 (7)
第2章VIENNA整流器的建模与控制器设计 (8)
2.1三相三线VIENNA整流器的工作原理分析 (8)
2.2VIENNA整流器的数学模型 (12)
2.2.1abc自然坐标系下的数学模型 (12)
2.2.2dq旋转坐标系下的数学模型 (16)
2.3控制器的设计 (18)
2.3.1电流内环控制设计 (18)
2.3.2电压外环控制器设计 (21)
2.4本章小结 (22)
第3章三相三线VIENNA整流器的SVPWM实现 (24)
3.1VIENNA整流器交流侧电压的矢量分析 (24)
3.2基于两电平的三电平空间矢量调制 (25)
3.3空载和轻载模式下母线电压控制 (29)
3.4直流侧中点平衡控制 (30)
3.5仿真验证 (34)
3.6本章小结 (37)
第4章基于LMS自适应算法的特定次谐波消去 (38)
4.1引言 (38)
4.2LMS算法简介 (38)
4.3自适应滤波器在VIENNA整流器谐波消去分析 (40)
4.4本章小结 (45)
第5章VIENNA整流器的软硬件设计及实验结果 (46)
5.1硬件设计 (46)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
5.1.1交流侧电感的设计 (47)
5.1.2直流侧电容的设计 (47)
5.1.3采样电路设计 (48)
5.1.4开机充电电路设计 (49)
5.2控制软件设计 (49)
5.3实验结果 (52)
5.4本章小结 (56)
结论 (57)
参考文献 (58)
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (62)
学位论文原创性声明 (62)
致谢 (63)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
第1章绪论
1.1课题背景及研究的目的和意义
自19世纪末的电气革命以后，电进入了人类生活的方方面面，在进行电气革命同时人类发明了飞机，作为高科技的大型设备，现在的飞机上都使用了大量的电气设备，因此飞机中都有单独的电源系统为各类用电设备供电[1]。

飞机上的交流电源系统要为大量的电子设备供电，而电子设备大都需要直流电源，因此需要整流器将航空电源系统中的交流电转换为直流电[2]。

航空电源系统是一个相对独立的系统，而且相对于市电来说容量较小，因此系统的等效内阻抗较大，这样整流器中的谐波电流将会引起系统电源的电压畸变，给飞机的电力系统
带来不良影响，为了保证系统的安全性和可靠性，航空电源标准对航空电源系统和系统上的负载是有严格的要求[7-9]，对其可靠性、功率密度、效率、功率因数和谐波含量都提出了明确的要求[3]。

采用不可控器件或相控器件的传统整流器具有结构、控制简单，可靠性高等优势，但其谐波电流含量大、功率因数不高，功率器件所承受的电流、电压应力较大，随着整流载的加重[4,5]，整流器的谐波电流对对机载电源系统的影响将显著增加。

因此，研究具有高功率因数且高功率密度的机载电源PFC对保障飞机供电系统以及机载电子设备的正常运行具有重要的意义。

1.2机载功率因数校正技术的发展概述
1.2.1PFC拓扑的研究
早期的机载PFC多为无源功率因数校正电路[7]，它由不可控器件——二极管和电感电容等线性元件构成，具有结构简单，可靠性高等特点。

图1-1为传统机载电源系统中较常用的无源六脉冲整流器的拓扑，它由输入电感、滤波电感、滤波电容、三相不可控整流桥以及直流侧滤波电容组成[8]。

该方案的优点是简单可靠，且经过多年的应用技术成熟，但电路中电感、电容的参数固定，所以对输入电压频率敏感，当输入电压频率变化时，输出将产生波动进而影响系统供电的稳定性[9]。

在三相交流系统中，经不控整流桥后其电流在每个周期内有六次脉动，为了较小输入电流的谐波和输出直流电压的纹波，将多个相同的不控整流桥并联且令其输入电流的相差一定相位，则可以构成多脉冲整理器，一般。