基于复合控制的航空软开关中频电源系统研究

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航空中频电源是机场重要供电设备,则需要更加可靠的电源性能。因此,对于航空中频电源的效率、系统体积和不平衡负载的问题,本文分析了一种实用的航空中频电源系统结构,采用LLC谐振变换器中的高频隔离变压器代替输出隔离变压器,能够大大减小系统的体积和重量,且因为软开关的作用,效率也得到了提升。系统的输入端选取的是比较常规的三相六开关PWM整流器,能够实现功率因数校正的目的。输出端使用的是三相组合式逆变方式,此结构下每一相可分别进行控制,具备带严重不平衡负载的能力。同时,针对构成系统的每部分电路拓扑,文中列出了相应的数学模型以及关键性参数设计的过程和结果。另外,对于决定输出波形质量的中频逆变器部分,本文首先阐述了输出波形产生畸变的原因,然后采用了比例谐振和重复控制的并联复合型控制策略,并展开了细致的研究,通过理论分析和控制器参数设计结果,表明了该控制器能够兼有两种控制器的优点,具备高动态响应速度、无静差跟踪指令信号以及谐波抑制能力。针对本文研究的航空中频电源系统,利用了MATLAB/Simulink搭建了每部分的仿真模型,然后展示了各个环节的仿真结果,并着重对三相组合式逆变器输出波形部分做了详细的对比分析。结果表明了PWM整流器达到了功率因数校正的目的,LLC谐振变换器实现了软开关,复合控制器兼有比例谐振和重复控制的优点,以及证实了三相组合式逆变器具备带严重不平衡负载能力。最后,为进一步验证并联复合控制的优越的控制性能,以单相H桥逆变为例、MATLAB/Simulink模型为基础,搭建了DSP代码生成程序,在实验平台上进行了相关实验。其结果对比例谐振控制、重复控制和并联复合控制的电压电流波形及电压总谐波失真度(Total harmonic distortion,THD),再一次证明了并联复合控制的合理性和有效性。
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