高頻軟開關(guān)靜止變流器并聯(lián)研究

摘要：采用公用電壓外環(huán)方案, 實現(xiàn)了三臺1KVA 基于高頻零電壓開關(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, 通過公用電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓及頻率, 同時產(chǎn)生統(tǒng)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), 從而實現(xiàn)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連接且無須外加均流控制電路, 不需要輸出隔離變壓器以及復(fù)雜的均流控制電路,具有簡單可靠、均流精度高、體積小、重量輕和組合方便等優(yōu)點, 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個功率等級,三相靜止變流器從150VA～12KVA有11個功率等級,其中基本模塊有6個,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)品多采用由幾個基本模塊構(gòu)成的模塊方案,。目前國內(nèi)的航空靜止變流器僅有三個品種,最大功率為1kVA,大于1kVA的仍然使用旋轉(zhuǎn)變流器,且不能并聯(lián)工作,與先進國家差距較大。

航空靜止變流器的模塊化及系列化設(shè)計可以有效地提高系統(tǒng)的通用型、可靠性、可維護性及可擴展性。采用多個電源模塊并聯(lián)組合成大功率電源是實現(xiàn)電源高可靠性的關(guān)鍵,本文在成功研制1kVA高頻軟開關(guān)航空靜止變流器模塊的基礎(chǔ)上,進一步研究了由多個單相模塊組合成大功率航空靜止變流器的方案。實驗表明,采用模塊并聯(lián)方案具有簡單可靠、效率高、體積小等優(yōu)點,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(tǒng)構(gòu)成及工作原理

3kVA高頻軟開關(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(gòu)成(見圖1)。3臺航空靜止變流器模塊均為電壓、電流雙環(huán)控制,通過公用電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓及頻率,同時產(chǎn)生統(tǒng)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),從而實現(xiàn)各航空靜止變流器模塊的均流并聯(lián)。該方案簡單可靠,模塊間僅有一條電流給定線連接,不需要輸出隔離變壓器以及復(fù)雜的均流控制電路,因此體積小、重量輕。

圖1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理框圖

2.1　1kVA單相軟開關(guān)航空靜止變流器模塊的構(gòu)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(nèi)電源等組成(見圖2)。DC/DC變換部分采用兩路交錯并聯(lián)有源箝位軟開關(guān)正激變換器輸出100kHz、占空比可變的周期過零的脈沖波。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),在直流母線電壓Ub過零時進行開關(guān)切換,實現(xiàn)了開關(guān)管的零電壓開關(guān)。逆變橋輸出調(diào)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