高频软开关静止变流器并联研究

摘要：采用公用电压外环方案, 实现了三台1KVA 基于高频零电压开关静止变流器模块的并联输出。三台静止变流器模块均为电压、电流双环控制, 通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率, 同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流跟踪壮态, 从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路, 不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路,具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点, 可以有效地提高航空静止变流器的可靠性、可扩展性及可维护性。

叙词：航空静止变流器 并联 高频软开关
1 引　　言

国外航空静止变流器目前已经系列化,单相静止变流器从50VA～6KVA有20个功率等级,三相静止变流器从150VA～12KVA有11个功率等级,其中基本模块有6个,最大功率为1kVA,功率密度为6.1kg/kVA。许多功率等级的产品,尤其是大于1kVA的产品多采用由几个基本模块构成的模块方案,。目前国内的航空静止变流器仅有三个品种,最大功率为1kVA,大于1kVA的仍然使用旋转变流器,且不能并联工作,与先进国家差距较大。

航空静止变流器的模块化及系列化设计可以有效地提高系统的通用型、可靠性、可维护性及可扩展性。采用多个电源模块并联组合成大功率电源是实现电源高可靠性的关键,本文在成功研制1kVA高频软开关航空静止变流器模块的基础上,进一步研究了由多个单相模块组合成大功率航空静止变流器的方案。实验表明,采用模块并联方案具有简单可靠、效率高、体积小等优点,对提高航空静止变流器的可靠性、可维护性和通用性具有重要意义。

2　系统构成及工作原理

3kVA高频软开关航空静止变流器采用3台1kVA 27VDC/115V 400Hz单相DC/AC航空静止变流器模块并联构成(见图1)。3台航空静止变流器模块均为电压、电流双环控制,通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率,同时产生统一的模块电流给定信号,各并联模块工作于电流跟踪壮态,从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该方案简单可靠,模块间仅有一条电流给定线连接,不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路,因此体积小、重量轻。

图1系统构成及工作原理框图

2.1　1kVA单相软开关航空静止变流器模块的构成及工作原理

1kVA 27VDC/115V 400 Hz AC航空静止变流器模块由DC/DC变换、DC/AC逆变、吸收电路、控制保护电路及机内电源等组成(见图2)。DC/DC变换部分采用两路交错并联有源箝位软开关正激变换器输出100kHz、占空比可变的周期过零的脉冲波。DC/AC逆变采用V6~V9组成桥式逆变器,经离散脉冲滞环控制(DPM),在直流母线电压Ub过零时进行开关切换,实现了开关管的零电压开关。逆变桥输出调制电压,经滤波电感Lf、电容Cf滤波后,得到115V/400Hz的单相交流电输出。

图2　单逆变模块主电路拓扑图