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航空用18脉波自耦变压整流装置的研究

2019-05-07 15:30:39 来源:电子变压器与电感网

文章提出了采用DP型不对称式18脉冲升压自耦变压整流器的方案来代替原来方案的不控整流环节,减少了系统的谐波含量,提高了系统的功率因数。同时对整个系统进行了详细的硬件设计与Saber仿真分析,以验证理论分析和硬件参数设计的正确性。

       随着时代的高速发展,电力电子技术在各个领域中的作用已经越来越明显,而随着电力电子技术应用领域的不断扩大,其所带来的问题也越来越明显。由于电力电子技术中所应用的电力电子装置与器件本身的非线性特性,将会导致其所在的电网中产生大量的谐波,从而影响系统的工作性能,降低系统的可靠性,给电网系统带来严重的毁坏。同时,电力电子装置和器件带来的谐波污染同样阻碍了电力电子技术的高速发展,所以在以电力电子技术为工业,军事,商业快速发展基础的今天,如何抑制和消除谐波污染就变得至关重要了。
       对多脉冲整流技术的研究和发展由来已久,早在七十年代可控硅发展日渐成熟之际,人们发现可控硅整流器在进行交、直流转换时会在电网中产生大量谐波时,就提出了采用多脉冲整流技术来抑制谐波的方法。1996年,韩国Sewan Choi等人为了减小三相整流器交流侧输入电流的总谐波含量提出了十二脉冲自耦变压整流器的方案,成功的消除了输入电流中的5、7、17、19等次谐波[1]。此后,为了更好地消除或减少输入电流的总谐波含量,人们又相继的提出了18、24、30、36等脉冲自耦变压整流器。因此多脉冲整流技术也逐渐的走向成熟,并且被广泛应用。例如:大型民航客机上二次电源的变压整流器就采用多脉冲整流器方案[1];在B787,空客A380等机型上也大量采用了多脉冲整流器方案来设计其电源系统[1]。此外,多脉冲整流技术还广泛应用于不间断电源UPS领域,电力机车牵引领域等[1]
      由于传统的12脉ATRU输入电流谐波含量较高,不能满足航空领域的输入电流谐波含量标准。韩国学者Choi S在充分研究12脉ATRU拓扑工作机理与其输入输出性能的基础上,提出了18脉ATRU拓扑[2],该拓扑输入侧电流THD的理论值约为10.1%,基本上满足航空领域电流谐波含量的规定。文献[3]中提出将自耦变压器移相的角度改成40°,得到直接对称型18脉冲ATRU。2002年Girish提出了D型不对称18脉冲自耦变压整流器[4],其中自耦变压器的移相角设定为37°,其等效容量为输出功率的31.5%。文献[5]还提出了通过电流注入的方式降低自耦变压整流器输入电流THD值,改善多脉冲自耦变压整流器性能。文献[6]中研究了自耦变压器绕组连接方式的变化对变压器性能的影响,国外学者通过改变自耦变压器的绕组连接方式实现对自耦变压器输出电压的调节,但调节幅度太小,效果不明显。
      文章以DP型不对称式18脉冲自耦变压整流器[2]为基础提出了一种具有升压能力的新型18脉冲整流器——DP型18脉冲升压自耦变压整流器来提高其直流端输出电压的幅值到350V,从而达到设计要求。

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