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航空用三相电压型PWM整流器并联控制技术
发布时间:2017-05-20 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]0 引言
航空270V高压直流供电系统由于拥有效率高、电网质量轻、结构简单、易于实现余度和不中断供电等优点，有着良好的应用前景，成为研究的热点。目前该系统普遍由基于二极管整流的方式实现，其主要缺点是难以获得较高的功率因数。针对此问题，本文采用可控的三相电压型PWM整流器替代不可控的二极管整流器来实现高功率因数的直流系统供电。
磁棒电感 余度供电是提高飞机电源系统可靠性的重要手段。为扩大系统的容量，提高系统的可靠性，本文采用整流器系统并联的运行方式。对于并联整流系统而言，均流是需要解决的关键技术之一。均流的目的是保证各交流器之间电流应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台变流器运行在电流极限值状态，而另外的变流器轻载运行，甚至空载运行，导致分担电流多的交流器热应力大，寿命下降，降低系统的可靠性。为此，本文提出一种共电压外环的主从均流策略，实现了系统的均流运行。
1 整流器并联原理分析
两路三相电压型PWM整流器并联示意电路图如图1所示。
图中u1、u2分别为两路三相VSR输一体电感出的直流电压(输出滤波电容电压)，R1、R2分别为线路电阻，R为负载电阻，则按图1参考方向及结点电压法可得：
经化简可得负载电压u：
分析式(6)可知：由于R1、R2为线路电阻，其值非常小，所以任一路三相VSR输出直流电压有很小的变化时，都可以产生很大的环流△i，由于这一电流不经过负载，仅在整流器之间形成环流，环流较大时极易损坏整流器，因此需要引一体成型电感器入并联控制策略以减小△i，亦即实现均流。
2 均流控制原理
对于组成并联系统的单路电压型PWM整流系统(简称VSR)而言，可采用双闭环控制策略，即电压外环和电流内环。系统控制结构如图2所示。电压外环控制输出使直流电压稳定在270V左右，电流内环控制交流侧电流以获得高功率因数。电压外环PI控制器计算出
作为电流内环的有功电流给定值，为使功率因数为1，无功电流给定值
为0，经过电流前馈解耦(解耦所需各dq轴分量由坐标变换得到)获得三相交共模电感器流侧指令电压
作为SVPWM的给定空间电压矢量，通过三相VSR空间电压矢量的合成，使实际的空间电压矢量逼近给定的空间电压矢量，最终实现交流侧电流跟踪控制，即系统的高效率运行。
由上节分析可知，均流是并联系统必须要解决的问题之一。对于DC／DC变流器的均流控制，研究人员已经做了很多工作，主要有以下两种方法：主从均流法和下垂特性法。主从控制均流法是在若干个模块中指定某一模块为主模块，其余为从模块，从模块将根据主模块的电流值进行均流调节。该均流方案的实现可采取内环控制式、外环控制式和外置控制器式三种方式。针对此整流系统，本文提出了一种共电压外环的主从均流策略，以此实现均流。
以双路整流器并联系统为例，其控制结构示意图如图3所示。图中整个并联系统只采用单一的电压外环，反馈直流电压为负载电压vdc，差模电感器如把三相VSR1作为主整流器，那么将其电压环PI控制器计算出的q轴电流传给从整流器，从而使各整流器均获得相同的q轴电流指令，通过电流环PI控制器，实现了整个整流系统各个整流器的精准均流，而且直流输出电压稳定。当三柑VSR1发生故障时，三相VSR2的电压外环接替三相VSR1的电压外环工作，产生有功电流给定值。
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