高压输入低压多路输出的两级式变换器

270V高压直流电源系统是先进飞机电源系统的优选方案。随着飞机供电容量的增加,要求航空二次电源能够提供不同等级的电压输出以满足各种机载电子设备的需求。在这种高压输入低压多路输出的应用场合中,传统的变换器常遇到占空比失控、绕组耦合不佳及交叉调整率较差等情况。提出了一种隔离式拓扑和非隔离式拓扑相结合的两级式多路输出结构,可以解决传统变换器在此类电源模块设计中存在的问题。在分析这种变换器稳定性的基础上,试制了一台200～330V输入,12V/2A、-12V/1A、3.3V/6A和5V/10A4路输出的DC/DC原理样机,给出了实验结果。     

6kVA单相航空静止变流器研制

以新颖的双管正激组合变换器作为三态滞环控制电流型逆变器直流输入前级，研制了一种6kVA单相航空静止变流器，将飞机115V／400Hz恒压恒频二次电源，变换成230V／50Hz单相交流电，以满足机载设备的供电要求。     

异步电机磁路饱和仿真研究

在航空变频电源供电下,航空异步电动机在额定状态时或低频供电时存在磁路饱和的现象,一定程度的饱和有利于提高电磁转矩,但是过度饱和将导致电机定子电流出现畸变及谐波,异步电机生成的谐波电流将对飞机供电系统的电能质量产生不利影响。采用一台在115 V/600 Hz电源供电下的鼠笼式异步电机模型进行有限元仿真,分别计算齿部、轭部以及气隙磁密增大情况所产生的电流饱和谐波,分析饱和时的气隙磁密、齿部及轭部磁密,采用傅里叶变换计算饱和电流谐波,从而建立电流谐波分量与不同饱和情况的关系,通过比较三种饱和情况生成的电流谐波分量,提出抑制高次电流谐波的设计思路。     

飞机地面电源供电品质在线测试系统设计

飞机地面电源向飞机供电时,由于飞机的用电需求差异大,在用电突变过程中,可能存在不适应的现象。为测试地面电源的在线供电品质,检查相互适应性的问题,设计了飞机地面电源在线测试系统。系统参照飞机地面供电特性国军标确定测试内容,硬件采用由PC/104架构计算机、高速并行AD采集卡等构成的嵌入式系统,利用LabVIEW进行系统软件编制,依据GJB 5189—2003飞机供电特性参数测试方法设计测试算法。通过在某型地面电源车的实际测试,该系统操作简单、测量准确、便携性好,达到了设计要求,满足了机务工作急需,具有较高的实用价值和经济意义。     

7.5kVA单相航空静止变流器研制

利用一种新颖双管正激组合变换器作为三态滞环控制电流型逆变器的直流输入前级,研制出一种输出7.5kVA的单相航空静止变流器,并将某型号飞机上的三相115V/400Hz供电系统变换成单相220V/50Hz交流电,以满足特殊机载设备的供电要求。     

航空变频异步电动机机械装置的设计应力分析

在电动机的机械轴和传动装置的设计中,机械强度与应力的分析一般是以电动机运行中的峰值转矩作为依据。传统的异步电动机运行中,峰值转矩通常就是最大转矩,可以将额定电源下的临界转矩作为机械设计的依据。由115 V/360～800 Hz的航空变频电源直接供电的异步电动机,电源频率的变化导致其转矩特性发生改变,即电动机起动过程中的临界转矩和转矩脉动发生变化。另一方面,变频异步电动机的设计往往对高频(800 Hz)时的转矩具有指标要求,为满足这些指标,异步电动机的转矩特性再次发生变化。本文针对航空变频异步电动机的转矩指标要求,设计了三种能够满足不同应用的异步电动机并进行了仿真。通过仿真数据分析了临界转矩和起动过程中的脉动转矩的变化趋势,为航空变频异步电动机的机械强度设计提供参考。     

基于PR控制器的航空PMSM发电弱磁稳压方法

为了保证航空永磁同步电机发电系统在整个转速范围内能保持直流母线电压270 V恒定,而且谐波含量符合国军标要求,将基于电压反馈弱磁的PWM整流和比例谐振(PR)调节器相结合,利用增加负向去磁电流id减小电机反电动势,PR控制器可以对输入的交流信号在静止坐标系下进行无差调节,省去d轴和q轴电流的解耦项,易于实现谐波补偿,提高航空起动/发电系统的鲁棒性和航空电源质量。仿真和实验结果表明,该控制系统有效实现了宽转速范围的稳压及突加、突卸负载的高动态响应能力,输出电源具有高品质,满足航空电源国军标要求。     

基于双电压环控制的航空逆变器设计

针对大飞机变频供电系统下二次恒频电源,采用电压有效值外环和电压瞬时值内环双环控制方式,实现115 V/400 Hz航空逆变电源设计.分析设计了有效值外环和瞬时值内环的PI控制器,给出了PI控制器部分参数.通过Saber仿真和硬件实验结果,充分验证了该逆变器控制策略的快速性、稳定性和较强的抗干扰能力,具有重要的工程参考价值.     

航空电源系统用高速实心式永磁同步电机设计

针对多电飞机航空电源系统日益增长的用电需求,设计了一台额定功率为75 kW、额定转速为65 000 r/min的高速实心式永磁同步电机。此类高速电机运行速度快、损耗密度大,其设计受到多物理场的共同约束。通过有限元仿真,从电磁场、机械场和温度场三个角度对电机性能、转子强度和冷却系统进行了设计,并通过试验验证了设计的合理性。分析结果为多电飞机电源系统电机产品提供了参考依据。     

飞机二次电源负载特性仿真计算与检测分析

二次电源设备是飞机直流电网的供电电源,也是飞机交流电网的用电设备,其交流侧负载特性反向影响了飞机交流电网质量,直流侧电源特性直接影响了飞机直流电网品质。基于Matlab/Simulink建立某飞机二次电源设备变压整流器的数学模型,并完成负载电流仿真计算。实验室搭建该设备的负载特性检测硬件平台,并开发LabVIEW虚拟仪器远程控制及数据分析软件平台,完成交流侧负载特性和直流侧电源特性的实测波形分析。仿真计算结果验证了实测平台的有效性,结合仿真计算和实测数据分析可知,设备工作向飞机电网引入较大奇数次谐波较易超出标准限制,其中第11次和13次谐波较为明显,3的倍数次谐波和偶数次谐波较小;直流侧纹波电流的引入值符合标准要求。典型机载二次电源设备的负载特性仿真计算和实验测量分析对飞机二次电源的进一步深入研究具有一定参考价值。     

电磁互感器对谐波阻抗测试影响的研究

讨论了在25kV牵引供电系统中互感器的误差是否影响谐波阻抗测试.对互感器进行实际测试并对测试结果进行了比对,发现幅值相差在3%以内,相角偏差在10°以内;在(0～2450Hz)频率范围内互感器的精度符合牵引线路谐波阻抗测试研究的要求.     

基于开关电源的传导抗扰度测试方法

复杂的电磁环境中,电力电子装置在运行时产生的电磁干扰问题越来越严重,从而对系统本身提出了更为严格的要求,其中传导电磁抗扰度的定量预测和有效抑制问题成为一个技术难题。本文面向电力电子设备的电磁抗扰度问题,做了一次尝试,以开关电源(型号为NET-50B)为例,在空载和带电阻负载两种情况下,对其进行传导抗扰度试验,通过耦合/去耦网络将干扰电压(140 d BμV)注入开关电源,测试不同频率下其输出端电压稳定情况,并利用频谱分析仪对测试过程中产生的辐射场进行了监测。通过测试,得到了该型号开关电源的电磁抗扰度情况,验证了该测试方法的有效性,对电力电子设备传导电磁抗扰度的预测分析具有重要意义。     

谐波责任评估指标及应用

随着电力电子等非线性类设备的广泛应用和经逆变器接口的分布式电源接入,谐波问题更加引起人们的关注。在畸变的电力系统中,明确公共连接点处供电侧和用电侧各自应分摊的谐波责任,是谐波污染治理的前提。本文首先讨论了谐波分责的物理含义,简要分析了传统谐波责任评估指标的特点及存在的问题;然后,重新定义了谐波电压和谐波电流责任划分的原则,进一步提出新的谐波责任评估指标;最后,结合谐波分析等值电路,系统地给出了实际运用中谐波责任定量评估的总体流程,并通过IEEE14标准测试系统的仿真验证了谐波责任划分原则的合理性以及谐波责任评估新指标的可行性和有效性。     

低压断路器检测用谐波源的建模和仿真

为满足低压断路器谐波抗扰度试验的要求,基于电力电子技术,根据低压断路器检测用谐波源的设计要求进行了谐波源的建模与分析。在Matlab/Simulink仿真运行环境下,搭建仿真电路并给出了获取设计参数的方法。仿真结果表明,所设计的谐波源各项技术指标均满足相关标准的试验要求,为谐波源的设计提供了基础性的解决思路。     

基于IGSO计及谐波电压畸变的无功优化

近年来电力电子装置的广泛应用引起了谐波污染。如果直接对电力系统进行无功优化,谐波频率下容易产生系统与电容器之间的谐振或谐波放大,使系统的谐波畸变率大为增加,破坏系统的安全运行。针对这一问题,提出了计及谐波电压畸变的无功优化模型;在网损最小的基础上,将各节点基波电压和总谐波畸变率越限情况以惩罚项的形式加入目标函数中,将改进萤火虫算法（IGSO）应用到无功优化中,给出基于IGSO计及谐波电压畸变的无功优化具体步骤。通过对IEEE 30节点算例的仿真分析,验证本方法的可行性和优越性,在减小网损和总谐波畸变率的同时,提高了收敛速度和计算精度。     

双馈风电机组中频谐波电流建模与分析

随着风电产业的快速发展与电力电子设备容量的不断提升,双馈风电机组得到了更多应用与装备,其引起的中频段(100~1 000Hz)谐波问题不容忽视。为准确反映双馈风电机组电机内部及其与电网之间谐波的相互影响,需建立可评估双馈风电机组定子侧输出中频谐波电流的等效谐波模型。采用典型矢量控制的双馈风电机组为研究对象,研究了电网背景谐波、脉宽调制死区对双馈风电机组定子侧中频谐波电流的影响机理,建立了包含电网背景谐波、脉宽调制死区并可评估双馈风电机组定子侧中频电流的数学模型。最后,通过3.0 MW双馈风电机组的仿真结果、计算结果和现场测试数据的对比,验证了所建立的双馈风电机组谐波模型的准确性。     

自适应频率跟踪的谐波电流检测方法

针对电网电压的频率在运行过程中会发生变化,导致谐波电流检测精度下降并直接影响到有源电力滤波器的补偿效果,为此提出了一种基于自适应频率跟踪的谐波电流分频检测方法。该法根据普罗尼谱估法中电导矩阵的频率变化情况,采用LMS算法在线优化从而能独立实时地检测出各相电流中的基波和各次谐波分量,并且直接处理检测结果,具有优良的跟随性能。仿真结果证明了该方法的可行性。     

电力有源滤波器在谐波治理中的应用

随着现代电力电子技术的发展,各种交直流换流设备和开关型负荷的比重越来越大,带给系统的谐波污染也越来越大,严重影响到系统的安全和供电质量,因此无功补偿和谐波治理已成电力系统亟待解决的的问题。传统的交流滤波器已经不能很好的满足谐波治理的要求,电力有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)的研究和应用应运而生,动态抑制谐波、补偿无功,可实现对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。     

电铁牵引供电系统的谐波仿真模型分析

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,利用PSCAD/EMTDC仿真软件对电铁牵引系统进行建模,该模型由牵引变压器、电力机车、谐波检测系统构成。同时利用FFT谐波检测方法对所建模型进行测量,包括谐波总畸变率、谐波含有率。通过理论与仿真结果比较分析,验证了其正确性,且能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

基于配电网谐波责任划分的分布式有源滤波系统

随着电力电子装置的广泛应用和多种分布式能源的接入,低压配电网的电能质量问题已日益突出。为改善多馈线型低压配电网公共连接点(PCC)处的电能质量,降低其电压谐波失真,以具有谐波补偿功能的单相光伏并网设备为基本单元,构建了一个分布式有源滤波系统。通过分析低压配电网中各馈线对PCC处电压谐波的责任,对各馈线的谐波补偿任务进行了优化调整。此外,采用基于虚拟谐波阻抗的下垂控制方法,实现了多设备并联时的自主协调,并提出了一种参考PCC处谐波责任的谐波补偿容量分配算法,提升了在输出容量限制情况下分布式有源滤波系统的谐波补偿效果。最后,通过软件对上述模型和控制策略进行了建模与仿真,仿真结果验证了该系统的可行性和有效性。