7.5kVA單相航空靜止變流器的設計

三態(tài)滯環(huán)控制電流型逆變器系統(tǒng)框圖，如圖3所示。它由電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)構成，電流內(nèi)環(huán)對電流進行調(diào)節(jié)控制，使之逼近給定信號，從而提高系統(tǒng)的動態(tài)性能；電壓外環(huán)產(chǎn)生的誤差信號作為電流內(nèi)環(huán)的給定，從而達到穩(wěn)壓目的，使系統(tǒng)具有優(yōu)良的電氣性能。其主電路拓撲如圖4所示，濾波容Cf兩端為輸出電壓。設Ig為電流給定信號，Δ為滯環(huán)寬度，則三態(tài)滯環(huán)控制過程如下：

Ig>If＋Δ，Q1及Q4同時導通，If上升（即＋1態(tài)）；

IgIf－Δ，Q2及Q3同時導通，If反向上升（即－1態(tài)）；

If－ΔIgIf＋Δ，If通過Q3或Q4進行續(xù)流（即零態(tài)）。

逆變器濾波電感Lf在滯環(huán)控制中的主要作用是，和濾波容Cf一起濾除輸出高次諧波；作為積分環(huán)節(jié)，為電流閉環(huán)控制提供斜坡積分函數(shù)而參與控制。其取值不僅影響輸出波形，還影響系統(tǒng)的動態(tài)性能。Lf過大，使電感電流追蹤不上電流給定的變化，導致系統(tǒng)失調(diào)。Lf過小，盡管可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，但電流脈動增大，影響輸出波形質(zhì)量。從逆變器輸入、輸出特性及工作原理，可得濾波電感要滿足式（9）及式（10）[3][4]。

式中：vOmax為輸出電壓峰值；

ω為輸出電壓角頻率；

Igmax為電流給定信號最大值；

ton為導通時間；

ΔiLfmax為電感電流的最大脈動量。

逆變器濾波電容Cf的作用是濾除輸出高頻成分，其值取大一些可減小輸出電壓的THD，但會增大開關管及其它器件的電流容量；其值過小，輸出波形的THD會增大。綜合考慮，Cf應滿足式（11）。

Cf(αIomax/ωVo) （11）

式中：系數(shù)α工程上取0.5左右為宜。

滯環(huán)寬度Δ太小會增加功率管的開關頻率，增大開關損耗；如太大，電感電流脈動增大，輸出波形變差；一般取電感電流的10％左右作為其對應的Δ值[3][4]，其最終選取須通過實際調(diào)試加以確定。

2 實驗與結(jié)果

我們研制的某型號單相航空靜止變流器輸入、輸出主要電氣指標和參數(shù)如下：

三相交流（400Hz）供電，輸入相電壓Vin=115±11.5V；

輸出電壓Vo為AC 216～222V/50Hz；

額定輸出功率為7.5kV·A，短時（連續(xù)2min）

最大允許輸出功率為11.25kV·A；

輸出電壓THD5％。

DC/DC變換器如圖2所示，主要電路參數(shù)如下：

輸出濾波電感L1=L2=160μH；

輸出濾波電容C2=C3=470μF；

開關頻率fs=50kHz；

高頻變壓器（T1～T4）原、副邊匝比為20：18；

副邊輸出續(xù)流管(D10和D14)采用快恢復二極管DSEI30-06A，耐壓600V；

副邊整流管（D9及D11～D13）采用快恢復二極管DSEI30-10A，耐壓1000V；

功率開關管（Q1～Q8）采用IXFB80N50Q2，環(huán)境溫度25℃時額定電流為80A，額定電壓500V。

DC/AC逆變器如圖4所示，主要電路參數(shù)如下：

主功率管IGBT（S1～S4）采用BSM-150GB-60DLC，額定電流150A，額定電壓600V；

濾波電感（Lf

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