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现代飞机和航空发动机逐渐向多电化、全电化的方向发展,称为多电飞机和多电发动机。多电负载的大规模使用对电能的产生、输送、分配等环节提出了更大的挑战,传统的供电体制和电力电子变换器已经无法满足多电飞机的需求,为了提供高效可靠的供电系统,进一步提高电能的转换效率,本文以美国军方制定的多电发动机电源标准为依据,对多电发动机供电系统和电力电子变换器展开研究。本文设计了多电发动机供电系统和电力电子变换器解决方案。主要对AC/DC变换器的工作原理和控制系统设计进行了研究,以提高直流母线电压鲁棒性和稳态特性为目标,设计多种非线性控制算法。本文还以多电负载的需求为目标,设计了一种交直流混合的供电系统,并对其可行性以及稳态特性进行研究。论文具体工作如下:(1)进行了基于有源电力滤波器的自耦变压整流器研究。在分析自耦变压整流器工作原理的基础上,对新型自耦变压整流器进行拓扑结构设计,并对其工作原理进行详细介绍。采用分数阶PI控制器和滞环电流控制方案进行控制系统的设计,并基于多目标灰狼优化算法对控制系统进行优化。(2)进行基于VIENNA整流器的高压直流母线电压稳定研究。首先对VIENNA整流器的拓扑结构和工作原理进行介绍,在此基础上分析了VIENNA整流器相较于自耦变压整流器的优势,并对其进行状态空间模型的建立。在上述模型的基础上,以提高直流母线电压鲁棒性为设计准则,分别进行了基于模糊终端滑模和基于干扰观测器的控制算法设计。基于模糊终端滑模控制器的非线性控制方案解决了PI控制器响应速度慢、鲁棒性不强的缺点;采用干扰观测器的非线性控制方案在充分考虑外界干扰的情况下,进一步提高了高压直流母线的鲁棒性。仿真结果表明了本文所采用VIENNA整流器的优越性和所设计控制算法的有效性。(3)进行了交直流混合供电系统的设计。在分析传统供电系统对母线电压控制不足的基础上,针对各母线均提出了相应地控制方案。针对高压直流母线,除了采用前述自耦变压整流器和VIENNA整流器之外,并且设计了基于蓄电池和双向DC/DC变换器的直流母线电压稳定方案,通过蓄电池对直流母线电能进行实时补偿,同时为交流负载提供惯性。针对交流母线,采用虚拟同步发电机进行DC/AC变换器的设计,通过设计合适的有功和无功功率,实现了对交流母线的稳态控制。仿真结果表明本文所设计交直流混合供电系统的有效性。