静止变换式航空地面电源pwm电压控制器的设计

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1、静止变换式航空地面电源PWM电压控制器的设计

2、第1内容显示中摘要：某型飞机地面专用电源所用的电压控制系统采用“开关点预置可调脉宽控制技术”的全数字化P控制方式，具有自动调压，故障保护和软起动等功能。文中介绍了电压控制系统的工作原理及实现电路。DesignofPVoltageControllerforGroundStatic-conversionPoofspecialgroundpoode,technologyofon-offpredeterminationandadjustablepulseaticvoltageregulat

3、ion,faultprotectionandsoftstarting.Moreover,Principleandreal-linecircuitofvoltagecontrolsystemareintroduced.Keymable1引言目前，变换器中采用的脉宽调制控制技术主要有两种。一种是开关点预置P控制方式，这一方案虽有开关次数少且低次谐波含量少等优点，但却存在不能自动调压的缺点。电源输出电压的调节需依*另外的调压电路，如通过调节变换器直流环节电压来实现输出电压的调节。变换器内部多了一个环节，因此电路较复杂，可*性下降。　

4、　另一种P控制方式就是正弦波脉宽调制（SP），这种控制方式可通过提高开关器件的开关频率来减少低次谐波的含量。这一方案虽然可以通过控制电路调节脉冲宽度进行调压，但电路较复杂，开关功率损耗较大，这样在功率静止变换电源上的应用受到影响。在总结以上两种控制方式的基础上，设计出一种新型的P控制方式，即“开关点预置可调脉宽控制方式”。这种控制方式既具有开关点预置P方式开关次数少，低次谐波含量低的优点，又具有正弦脉宽调制方式自动调节变换器输出电压的特点。因此，用此控制方式设计的控制器电路简单，采用可编程逻辑器件GAL来生成P波，抗干扰能力强

5、，可*性高，运用在某型飞机的地面专用电源中，效果良好。2开关点预置可调脉宽控制原理500)this.style.ouseg(this)">利用谐波消去法优化的P电压波形如图1所示。图1（a）为一周期由64个方波合成的P电压波形，图1（b）为一周期内由72个方波合成的P电压波形，图中数字表示脉冲的个数。根据谐波计算公式（1）计算出各次谐波幅值如表1所示。500)this.style.ouseg(this)">(1)式中bn——n次谐波幅值；n——谐波次数；i——开关角序号；500)this.style.ouseg(this)">

6、i——线电压正半周前1/4周期开关角；Ud——变换器直流输入电压。从表1中可以看出，方案b中基波含量略高，且不存在3及3的倍数次谐波，利用此方案制成的变换器，其后级滤波电路会简单些，但开关频率要比方案a高。选取哪种方案作为变换器控制方式，要根据具体要求而定，若变换器为单相且对开关频率要求不太严格，两种方案均可，但是考虑后级滤波电路时，选择方案b更理想。若变换器为三相，则只能选择方案b，方案a行不通，因为方案a一周期是由64个方波构成，移相120°后就会出现半个方波，这在控制电路中难以实现。一旦P电压波脉冲个数确定后，变换器输出

7、电压就是确定不变的，要想调节输出电压，只能改变变换器直流输入电压Ud，这样就相当于开关点预置P控制方式，另一种调节输出电压方式就是*改变P电压波形中各脉冲的占空比。以方案b为例，假设图1所示P电压波形是在占空比D=1时的波形，当占空比D=0.5时输出电压波形500)this.style.ouseg(this)">（前1/4周期）如图2所示。可以证明，逆变器输出电压的基波及18次以下各次谐波幅值与占空比D成正比[2]。通过计算机仿真后得出不同占空比时基波及各次谐波幅值如表2所示。为了使变换器输出电压符合如图1波形，就必须设计出相

8、应开关管的P控制信号，为简单起见，仅以单相P控制信号为例来介绍，三相P控制基本与单相的控制相同。图3所示的四路P控制信号（其脉冲波个数为72个）是图1（b）所示的电压波形的控制信号，当改变此信号的占空比时，就能达到调节电压的目的。图3中g1和g2，g3和g4是一对桥臂的控制信号波形。500)this.style.ouseg(this)">若要实现三相P控制信号，只需以g1为基准分别移相120°和240°就得到了三相变换器上桥臂开关信号，而下桥臂开关信号就取相应上桥臂开关反相信号。3P控制器的电路设计3.1P控制信号的电路设计四

9、路P控制信号g1～g4采用全数字化电路方式，以可编程逻辑器件GAL为核心。这种芯片是一种结构灵活、性能优越、功能可*的可编程逻辑器件，在功能和性能上几乎可以取代整个74LS系列、54LS系列、74HC系列和CD4000系列的器件，而且一片GAL器件就能完成几十片74LS等系列