航空中频逆变器的新型容错拓扑及其控制方法

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1、第48卷第3期电力电子技术Vo1．48，No．32014年3月PowerElectronicsMarch2014航空中频逆变器的新型容错拓扑及其控制方法刘远飞，李宁，李颖晖，王朔(1．空军工程大学，工程学院，陕西西安710038；2．93313部队，吉林长春130000)摘要：针对新型逆变器中点电位难以控制的问题，提出了改进型拓扑结构，通过增加的辅助桥臂对中点电位进行独立控制，可有效简化主拓扑控制器的复杂性。为减少开关管损耗，稳定开关管频率，采用基于直接功率的预测控制方法，仿真和实验对新型拓扑和控制方法进行了验证。关键词：逆变器；中点电位；预测控制中图分类号：TM4

2、64文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)03—0032—03FaultTolerantTopologyandControlofAeronauticMediumFrequencyInverterLIUYuan—fei，LINing，LIYing—hui，WANGShuo(1．AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China)Abstract：Inordertosolvethecontrolproblemofneutralpointvoltage，animprovedtopologyisproposed．T

3、hecontrolofinverterishighsimplifiedbyanaddingassistantlegtocontrolneutralpointvoltageindependently．Switchwasteandswitchfrequencyalereducedbyusingdirectpowerpredictivecontrol，simulationandexperimentsverifythepro—posedtopologyandcontrolmethod．Keywords：inverter；neutralpointvoltage；predict

4、ivecontrolFoundationProject：SuppoaedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61074007)1引言2新型容错逆变器多、全电飞机十分重视电能的应用。供电系统与三相三桥臂逆变器相比．三相四桥臂逆变在多、全电飞机中具有举足轻重的地位，因而供电器具有很好的共模特性和差模特性，并有一定的系统的可靠性尤为重要。在飞机供电系统中，逆变故障容错能力。文献[2】利用SPWM载波移相的跳电源是将飞机发电机输出的直流电转变为所需交变后移策略来控制三相四桥臂逆变器，可有效提流电的设备，由于含有大量的开关

5、器件，其可靠性高直流电压利用率。但随着飞机用电设备所需功明显低于飞机发电机系统，逆变器故障占飞机供率的不断增加，直流电源的电压不断提升，使a，电系统故障的80％以上．因而研究具有容错功能b．C三个桥臂承受较大的功率。从而三臂具有近的高可靠性逆变电源具有很大的实际意义。似相等的故障率。当发生多臂故障时，三相四桥臂文献【1]提出一种具有容错功能的多电平通用逆变器将失去容错功能。为此，在保证共模特性和型逆变器拓扑。具有功率管关断电压低、对单管故差模特性的基础上．提出了一种容错性能良好的障容错性好等优点，但其控制太过复杂较难实现。新型逆变器拓扑，如图1所示。文献[2】研究了

6、三相四桥臂逆变器，具有控制简单、易于实现的优点．但逆变器功率管承受的功率剧增。在同样的性能和外界环境下，功率管具有相近的故障率，当两到三个桥臂同时故障时。三相四桥臂逆变器利用一个冗余桥臂难以实现容错。为此，这里提出一种新的逆变器拓扑结构，具有功率管关断电压低、容错性能好、控制易于实现等特点。图1新型容错逆变器的拓扑兰定稿项日期!：国家自然科学基金(6740o7)Fig．1Fanltt0lemntt0p0l。gy。fnewinverter：2013—12—11作者简介：刘远飞(1982一)，男，吉林辽源人，硕士研究生，新型容错拓扑功率管承受的关断电压为三相研究方向为电

7、能处理与监控。四桥臂逆变器功率管的一半，有助于减小开关损32航空中频逆变器的新型容错拓扑及其控制方法耗。提高输出电压品质，延长开关管的寿命，并可3．2基于直接功率预测控制的逆变器控制方法应用于航空以外的其他较大功率场合。由于上部直接功率控制不需要任何内部控制环和调制a，b，C三桥臂与下部A，B，c三桥臂对称，且a与器即可实现良好的控制效果，因而得到了广泛使A，b与B，C与c互补，该拓扑对于逆变器多桥臂用[3]，但其最大缺点是会导致开关频率随采样时间、(不多于3个)同时故障均可容错，且控制器结构负载参数和系统状态变化而变化，因而产生分散无需改变．仅通过简单地切换各