单相航空PWM整流器研究与设计

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1、第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号：1006—9348(2011)07一0109—03单相航空PWM整流器研究与设计张泾周，左永泽，滕炯华(西北工业大学自动化学院，陕西西安7lOl29)摘要：研究航空整流器优化设计．针对单相电压型PwM整流器直流侧电容选择以及控制系统设计的问题．为提高控制系统电流稳定性和响应特性，提出了直流侧电容因瞬态过程中输入及输出功率不平衡而引起电压波动的解决方法。分别采用两种不同方法设计控制系统并比较，选择其中基于rrAE最优控制模型法作为控制系统电流环调节器的设计方法，

2、采用频域校正法作为控制系统电压环调节器的验证方法。在确定各元件的取值原则与控制系统参数的条件下，在M“ab上建立仿真模型，并进行仿真，验证参数选取的合理性与控制系统设计的优越性。关键词：整流器；功率不平衡；最优控制中图分类号：TM46l文献标识码：BStudyandDesigIIofSingle—Ph嬲eAViationPWMRecti6erZHANGJing—zhou，ZUOYong—ze，TENGJiong—hua(Dep缸啪ntofAutomaticCon咖l，Nonhw船temPolytechnic

3、alUniversity，Xi’锄ShaIl】【i710129，Chi眦)ABsTRAcT：Tosolvemepmblem0fDcc印acitor∞lectioll舳dc∞州sy8temdes咖about8illgle—p}峨vol孵∞urcePwMFectmer．-11le鸵lecti叩ofDCcapacitorw∞giv即fori协voltagenuctIlatio啮c舢sedbyinput粕doutputpow盱iⅡlbal彻ceduringtransientprocess．T们di醌陀ntmetho

4、dswereu8edtodesi印c彻州system锄dmeaIlwhilecompared，tIlenrrAE叩timalc∞trolmodelw聃IIsedtodesi印cu玳mloopcontmⅡer，朋dfreqIle眦ydoⅡlaincoⅡ佻一ti叩methodw幽usedt0desi印voltagel∞pco咖U盱inconnDlsyBtem．nedesi印cIiterionandcalc山tionproce—dureswe陀introducedindetail．TheMatlab8imulat

5、ionmodelw船establishedt0validatetlterati∞alityofDCc印加i-t凹∞lecti帆明dsupedorityoftllec∞trolmetIlodpresen涮．KEYWoRDS：Rectifier；Powerimbalance；0ptimalcontIoll引言航空整流器是应用半导体器件，将飞机主电源交流电能转变为某些专用机载设备适用的直流电能形式的装置。目前，高功率因数的PWM整流器成为航空整流器研究重点。PWM整流器直流侧电容的传统选择方法是依据直流侧电压纹波

6、，但通常直流侧电容电压波动主要由负载变化所导致的瞬态过程中输入及输出的功率不平衡而引起的。同时，PwM整流器传统控制系统设计方法是采用频域校正法，设计过程复杂，计算困难。文中给出了新的电容选择方法以及简单有效的基于rrAE模型最优控制法设计控制系统，减小了直流侧电压纹波，简化了控制系统的设计。2单相电压型PWM整流器原理单相电压型PWM整流器的电路拓扑结构如图1所示。收稿日期：2010—05—3l修回日期：2010一07—22根据基尔霍夫电压定理列出图l中电压型PwM整流器各变量关系式L·df／出+尺·i．

7、=u，一H曲(“曲=(&一S^)·％)(1)图l单相JP聊整流器拓扑结构3控制系统设计3．1交流侧电感选取卜一109一首先考虑满足电流快速跟踪要求。然而，为抑制电网侧电流谐波，电感值应足够大。电感满足如下关系式U．(U乱一UI)Tl，Tp缸—五jj_扎葡(△f一翊．1．，I)(2)将角频率埘=800仃r删％，电源电压峰值162．63y，三角载波周期1e一4s(幅值为1)等参数带入上式。求得1．437，r坍≤￡≤2．388m日，选取电感值为￡=2mH，寄生电阻O．5欧姆。3．2直流侧电容选取文献[5]中认为直

8、流侧电容电压波动在于负载变化引起的瞬态过程中输入及输出的功率不平衡。如当系统工作模式由整流突变到逆变时(或反之)开始，到工作模式由逆变再次切换回整流时，这段时问即为瞬态过程(瞬态时间最长，功率偏差最大)。而瞬态过程中功率偏差引起的能量偏差将全部积累在直流侧电容上，这将引起电容上较大的电压波动。当工作模式由整流突变为逆变时。直观的表现是输入电流由正最大值变为负最大值，电流变化量为电流最大幅值的2倍。迫使电流产生该变