高頻軟開(kāi)關(guān)靜止變流器并聯(lián)研究

摘要：采用公用電壓外環(huán)方案, 實(shí)現了三臺1KVA 基于高頻零電壓開(kāi)關(guān)靜止變流器模塊的并聯(lián)輸出。三臺靜止變流器模塊均為電壓、電流雙環(huán)控制, 通過(guò)公用電壓調節器穩定并聯(lián)系統的輸出電壓及頻率, 同時(shí)產(chǎn)生統一的模塊電流給定信號。各并聯(lián)模塊工作于電流跟蹤壯態(tài), 從而實(shí)現各航空靜止變流器模塊的均流并聯(lián)。該并聯(lián)方案僅有一條均流控制線(xiàn)連接且無(wú)須外加均流控制電路, 不需要輸出隔離變壓器以及復雜的均流控制電路,具有簡(jiǎn)單可靠、均流精度高、體積小、重量輕和組合方便等優(yōu)點(diǎn), 可以有效地提高航空靜止變流器的可靠性、可擴展性及可維護性。

敘詞：航空靜止變流器 并聯(lián) 高頻軟開(kāi)關(guān)
1 引　　言

國外航空靜止變流器目前已經(jīng)系列化,單相靜止變流器從50VA～6KVA有20個(gè)功率等級,三相靜止變流器從150VA～12KVA有11個(gè)功率等級,其中基本模塊有6個(gè),最大功率為1kVA,功率密度為6.1kg/kVA。許多功率等級的產(chǎn)品,尤其是大于1kVA的產(chǎn)品多采用由幾個(gè)基本模塊構成的模塊方案,。目前國內的航空靜止變流器僅有三個(gè)品種,最大功率為1kVA,大于1kVA的仍然使用旋轉變流器,且不能并聯(lián)工作,與先進(jìn)國家差距較大。

航空靜止變流器的模塊化及系列化設計可以有效地提高系統的通用型、可靠性、可維護性及可擴展性。采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)組合成大功率電源是實(shí)現電源高可靠性的關(guān)鍵,本文在成功研制1kVA高頻軟開(kāi)關(guān)航空靜止變流器模塊的基礎上,進(jìn)一步研究了由多個(gè)單相模塊組合成大功率航空靜止變流器的方案。實(shí)驗表明,采用模塊并聯(lián)方案具有簡(jiǎn)單可靠、效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn),對提高航空靜止變流器的可靠性、可維護性和通用性具有重要意義。

2　系統構成及工作原理

3kVA高頻軟開(kāi)關(guān)航空靜止變流器采用3臺1kVA 27VDC/115V 400Hz單相DC/AC航空靜止變流器模塊并聯(lián)構成(見(jiàn)圖1)。3臺航空靜止變流器模塊均為電壓、電流雙環(huán)控制,通過(guò)公用電壓調節器穩定并聯(lián)系統的輸出電壓及頻率,同時(shí)產(chǎn)生統一的模塊電流給定信號,各并聯(lián)模塊工作于電流跟蹤壯態(tài),從而實(shí)現各航空靜止變流器模塊的均流并聯(lián)。該方案簡(jiǎn)單可靠,模塊間僅有一條電流給定線(xiàn)連接,不需要輸出隔離變壓器以及復雜的均流控制電路,因此體積小、重量輕。

圖1系統構成及工作原理框圖

2.1　1kVA單相軟開(kāi)關(guān)航空靜止變流器模塊的構成及工作原理

1kVA 27VDC/115V 400 Hz AC航空靜止變流器模塊由DC/DC變換、DC/AC逆變、吸收電路、控制保護電路及機內電源等組成(見(jiàn)圖2)。DC/DC變換部分采用兩路交錯并聯(lián)有源箝位軟開(kāi)關(guān)正激變換器輸出100kHz、占空比可變的周期過(guò)零的脈沖波。DC/AC逆變采用V6~V9組成橋式逆變器,經(jīng)離散脈沖滯環(huán)控制(DPM),在直流母線(xiàn)電壓Ub過(guò)零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換,實(shí)現了開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)。逆變橋輸出調制電壓,經(jīng)濾波電感Lf、電容Cf濾波后,得到115V/400Hz的單相交流電輸出。

圖2　單逆變模塊主電路拓撲圖