某机载三相交流稳压电源的研制

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1、某机载三相交流稳压电源的研制

2、第1摘要：介绍了某机载三相交流稳压电源的研制情况。对电源电路进行了分析、计算和计算机仿真。应用高频脉宽调制斩波调感技术，以MOS场效应管取代了传统的双向晶闸管，用脉宽调制取代了相控技术。通过对电路的优化设计，降低了输入谐波电流。关键词：谐振；交流稳压；计算机仿真DevelopmentofAir-borne3phaseACPoentofair-borne3-phaseACpoulationofthecircuitareprovided.InordertoreducetheACsourcecurrentdeformation,thereplacem

3、entofthethyristorcontrolledreactorbyhighfreguencypulseulation1引言本文介绍的机载交流稳压电源的主要功能是为航空电子系统中的众多传感器提供交流激磁信号，要求性能稳定、小型轻量、高效率、高可靠性。大约在上世纪70年代，国外先进的作战飞机上使用的交流稳压电源，采用了变压器补偿式稳压技术，其原理是用多个补偿变压器组合，通过控制电路，切换补偿变压器进行补偿，补偿是有级的。而且所需的补偿变压器和切换开关较多，电路较复杂，补偿精度低。由于使用的中频补偿变压器较多，交流稳压电源的体积、重量大。近几年来，国内关于交流稳压电源的研究较

4、为活跃，其研究的主要内容一种是线性谐振型技术及其改进;另一种是开关型交流稳压电源。线性谐振型（也称正弦能量分配器），它是通过LC谐振参量的改变使交流输出电压得到调整，以连续可调式获得优越的稳压性能。主电路中不含电力半导体器件，线路简单、可靠性高。但是由于存在输入电压范围不够宽，源端空载无功电流和谐波电流较大，以及容易发生振荡等缺点，使其发展和应用受到了限制，特别是在大功率场合的应用比较少。开关型交流稳压电源采用了先进的高频500)this.style.ouseg(this)">图1高频P斩波器式稳压原理图图1中由L1，V1～V4，C3，V等构成高频P斩波电路。为减小MOS场效

5、应管V的开关损耗，加入了由电阻，电容和二极管等元器件组成的软开通关断缓冲网络（RCD）。图1中的电感L1和高频P斩波支路，可用一等效电感Lx来表示。Lx是P斩波器中功率场效应管V导通占空比的函数。经推导[3]可得：Lx=L1/D(1)式中：D为V管的导通占空比。同理，图1中LxC2并联电路的阻抗Z也是D的函数:Z=jLxω/(1－ω2C2Lx)（2）式中：ω为输入源Uin的角频率。当输入电压降低或负载加重引起输出电压降低时，D增大，LxC2支路呈感性，支路电流在线性电感N2线圈上的压降与Uin同相，耦合到N3线圈上的电压UN3与Uin串联相加后补偿了输入电压的不足。当输入电压

6、升高或负载减轻引起输出电压升高时，D减小，LxC2支路呈容性，支路电流在线性电感N2线圈上的压降与Uin反相，耦合到N3线圈上的电压UN3与Uin串联相减后抵消了过剩的输入电压。由以上分析可知，通过对输出电压进行采样闭环反馈控制导通占空比D的大小，自动改变N3线圈上电压的大小和相位，可实现输出电压的稳定。2．2电路参数选择将L1和高频P斩波器支路等效为一电感Lx后，则图1电路为一线性电路，将其中的耦合电感L2，L3进行去耦等效，并忽略L4，C1滤波支路后，对等效电路运用基尔霍夫定律列回路方程可解得:500)this.style.ouseg(this)">=500)this.s

7、tyle.ouseg(this)">(3)式中：Lm=Lx/(1－ω2C2Lx)。由于Uin与Uout基本同相，故忽略两者的相位差可得：

8、500)this.style.ouseg(this)">

9、=·

10、500)this.style.ouseg(this)">

11、(4)式中：M=500)this.style.ouseg(this)">为耦合电感L2，L3的互感。根据式（4）所提供的输入和输出电压之间的函数关系式，即可根据系统需求确定L1、L2、L3，从而设计出满足性能要求的主电路。在实际的电路参数选择中，为加快设计速度，提高设计质量，采用根据工程估算并结合仿真软件进行优化设计的方

12、法。根据以下原则估算L1，L2，L3等参数：1)由电感L2，L3，C2等构成正弦能量分配网络，其自然谐振频率应设在输入源频率的1.3～2倍之间[3]，以保证源频率变化时对网络影响较小，在本设计中由于源频率为400Hz，故网络谐振频率应取为520～800Hz；2)N3/N2是决定输入电压范围的主要参数，N3/N2过小时，输入电压的范围不够宽，N3/N2过大时，则导致系统的瞬态响应特性变坏，负载适应能力下降，实际的N3/N2取0.4～0.7，可获得良好的瞬态响应性能和负载特性等指标；3)电路中由于谐波失真等