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7.5kV·A单相航空静止变流器的研制

发布时间:2016-11-07 06:17:09  来源:大电流电感厂家   查看:

VF工字电感器(1L)=N(1L)Vin (6)

式中:N(1L)为双管正激变换器的高频变压器副边与原边的匝数之比。

当两种变换器输入、输出电压及导通占空比均相同时,由式(1)~式(6)可得关系式

式(7)及式(8)表明,新颖组合变换器副边输出续流二极管电压应力仅为双管正激变换器对应副边二极管的1/4,大大降低了二极管耐压等级。为此,我们采用了耐压为600V的快恢复二极管DSEI30-06A作为副边续流二极管,其反向恢复时间为35ns,且无须另加阻容吸收电路,其电压尖峰不超过350V。因此,该新颖组合变换器可以可靠地应用于输出高电压场合。

1.2 DC/AC逆变器原理及其主要参数分析

三态滞环控制电流型逆变器系统框图,如图3所示。它由电压外环和电流内环构成,电流内环对电流进行调节控制,电感特性使之逼近给定信号,从而提高系统的动态性能;电压外环产生的误差信号作为电流内环的给定,从而达到稳压目的,使系统具有优良的电气性能。其主电路拓扑如图4所示,滤波容Cf两端为输出电压。设Ig为电流给定信号,Δ为滞环宽度,则三态滞环控制过程如下:

Ig>If+Δ,Q1及Q4同时导通,If上升(即+1态);

Ig<If-Δ,Q2及Q3同时导通,If反向上升(即-1态);

If-Δ<Ig<If+Δ,If通过Q3或Q4进行续流(即零态)。

逆变器滤波电感Lf在滞环控制中的主要作用是,和滤波容Cf一起滤除输出高次谐波;作为积分环节,为电流闭环控制提供斜坡积分函数而参与控制。其取值不仅影响输出波形,还影响系统的动态性能。Lf过大,使电感电流追共模电感踪不上电流给定的变化,导致系统失调。Lf过小,尽管可以改善系统的动态性能,但电流脉动增大,影响输出波形质量。从逆变器输入、输出特性及工作原理,可得滤波电感要满足式(9)及式(10)[3][4]。

式中:vOmax为输出电压峰值;

ω为输出电压角频率;

Igmax为电流给定信号最大值;

ton为导通时间;

ΔiLfmax为电感电流的最大脉动量。

逆变器滤波电容Cf的作用是滤除输出高频成分,其值取大一些可减小输出电压的THD,但会增大开关管及其它器件的电流容量;其值过小,输出波形的THD会增大。综合考虑,Cf应满足式(11)。

Cf<(αIomax/ωVo) (11)

式工字电感器中:系数α工程上取0.5左右为宜。

滞环宽度Δ太小会增加功率管的开关频率,增大开关损耗;如太大,电感电流脉动增大,输出波形变差;一般取电感电流的10%左右作为其对应的Δ值[3][4],其最终选取须通过实际调试加以确定。

2 实验与结果

我们研制的某型号单相航空静止变流器输入、输出主要电气指标和参数如下:

三相交流(400Hz)供电,输入相电压Vin=115±11.5V;

输出电压Vo为AC 216~222V/50Hz;

额定输出功率为7.5kV·A,短时(连续2min)

最大允许输一体成型电感出功率为11.25kV·A;

输出电压THD<5%。

DC/DC变换器如图2所示,主要电路参数如下:

输出滤波电感L1=L2=160μH;

输出滤波电容C2=C3=470μF;

开关频率fs=50kHz;

高频变压器(T1~T4)原、副边匝比为20:18;

副边输出续流管(D10和D14)采用快恢复二极管DSEI30-06A,耐压600V;

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