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《南京航空航天大学》 2007年
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有源滤波应用于飞机交流电源系统的关键技术研究

陈东华  
【摘要】: 随着现代飞机战技性能要求的进一步提高,机载电子设备越来越多,谐波、无功、不平衡等分量对飞机交流电网产生了很大的影响,严重影响了供电品质,降低了发电设备、用电设备的工作性能和使用寿命。有源电力滤波(APF)技术作为一项改善电能质量,净化电网污染的先进技术在近年来得到了广泛的研究和快速的发展。本文研究有源电力滤波用于飞机交流供电系统的关键技术,探索解决飞机交流电源谐波污染的新途径。 不同于民用电网,飞机电力系统具有:独立小容量,电源内阻抗较大;电网频率较高,为400Hz;负载中非线性负载比重大;采用三相四线制供电,三相负载不对称;电源受负载影响比较大等特征,因此其有源滤波技术具有特殊性。 本文在对传统的飞机电网谐波抑制措施进行分析的基础上,针对飞机电网特点,提出了在飞机电网加入APF,实现对飞机电网谐波、无功和不平衡的综合集中补偿,通过几种谐波抑制方案的定性和定量比较,给出了在飞机电网应用APF的特点和优势。 在对目前功率理论体系讨论的基础上,对三相四线制的几种典型电流检测方法进行了深入的研究。在通用瞬时无功功率的理论指导下,针对飞机电网这类三相四线独立小容量电源系统的特点提出了改进同步旋转坐标法和改进的交叉矢量法。改进同步旋转坐标法方法比较简单,计算过程充分考虑电源电压的信息,使补偿前后的电源有功功率保持不变。改进的交叉矢量法在任何情况下可以使补偿后的电源电流不含有零序分量,消除系统的不平衡。分析比较了各种电流检测方法的特点和适用场合,得出改进的交叉矢量法是适合飞机电网APF的一种较优的电流基准产生方法。 对三相四线系统的APF电路拓扑和电流跟踪技术进行了详细的分析。对有源电力滤波采用空间矢量调制的电流控制方案进行了分析,采用DSP+FPGA的方案实现了三维空间矢量调制的三相四线APF。由于飞机电网频率为400Hz,因此应用于飞机电网的APF应该具有快速的电流跟踪性能,通过对几种三相四线拓扑结构和对应的电流控制方案的优缺点进行比较,提出采用分裂电容形成中点的三相四线拓扑结构和滞环电流控制作为用于飞机电网的APF的电路拓扑和电流控制技术。 分析了用于飞机电网的并联型APF的等效电路,建立了系统模型。分析了APF谐波提取、电流跟踪控制、直流电压控制等各个环节的传递函数,得到了APF的设计方法并对用于飞机电网的APF的关键参数进行了设计,完成了飞机APF的整体实现。 在理论分析和仿真研究的基础上,本文制作了一套用于400Hz电源的APF实验样机,在不同条件下进行了实验研究,得到了APF补偿前后的实验结果。 通过对有源滤波应用于飞机交流电源系统的关键技术研究,论证了飞机交流电源应用APF的可行性和正确性,丰富了有源电力滤波技术理论。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V242

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