《电源技术》-课件.pptVIP

* 应用于航空变频电源系统的 新型串联混合有源滤波器 SQ09038084050 韩楚 SQ09038084049 冯瑛 SQ09038082014 陈长春 目 录 1、研究背景 恒频交流电源系统 ,即通过一个额外的中间变换装置实现恒频交流电源的输出，结构复杂、 能量转换效率低、维护困难。 传统的有源滤波器都是针对恒频系统提出的,只对特定次谐波和基波频率固定的谐波源有效。 1、研究背景 20世纪末变频航空电源系统被提出，目前已应用于Boeing787和空客A380两种新型多电飞机。 1、研究背景 传统串联型有源滤波器作为电压源串联在电源和负载之间，主要用于谐波电压的补偿，输出补偿电压，抵消负载产生的谐波电压，使供电电压波形成为正弦波。 变频交流电基波频率最高为 800 Hz ，采用传统的谐波补偿策略将导致补偿的谐波频率非常高，为 n× 800 Hz，这将大大增加数字控制器的实时处理难度，谐波补偿效果的实时性能也较差。 2、有源滤波器的系统结构 2、有源滤波器的系统结构 新型串联混合型滤波器（SHAPF） 采用基于基波补偿的控制思路 采用有源与无源混合滤波形式 实时控制产生补偿基波电流 消除非线性负载产生的谐波电流 保证输入电流的谐波含量在允许的范围以内 2、有源滤波器的系统结构 2、有源滤波器的系统结构 串联型滤波器结构 APF 电流源双 BUCK 逆变器 双 DSP 控制电路 PPF 一个电容Cf 3、电流源双BUCK逆变器原理 3、电流源双BUCK逆变器原理 3、电流源双BUCK逆变器原理 采用滞环电流控制方式能较理想地实 现两个电感电流自 然切换和半周运行，实现较高的开关频率和需要较小的 滤波电感，很好的解决上述问题。 3、电流源双BUCK逆变器原理 双Buck半桥电路两态电流滞环控制工作原理 Uo为输出电压，当逆变器输出电流为正向，电感L1中有电流， S1、L1、 D1调制工作，使电感L1中的电流跟踪电流给定信号，而S2、 D2不工作， L2中电流是零。 当逆变器输出电流为负向，电感L2中有电流， S2、L2、 D2调制工作，使电感L2中的电流跟踪电流给定信号，而S1、 D1不工作， L1中电流是零。 4、变频谐波抑制原理 Im ：励磁电流 Ip ：航空变频电源输入电流，包括基波电流 Ip1和第n次谐波电流Ipn ( n为奇数) I′s ：折算到航空变频电源侧的逆变器电流，包括折算过来的基波电流 I′s1和第 n次谐波电流 I′sn 采用基波电流控制策略时, 有I′s1 = Ip1 , I′sn = 0 4、变频谐波抑制原理 对基波来说，由于 I′s1 = Ip1，于是基波励磁电流Im1 = 0，铁芯中的基波主磁通为零，Lm 上的基波压降为零。 从 Tm的航空变频电源侧看进去，Tm的等效基波感抗 Xp1为 Lp 的基波感抗，由于 Lp相对 Lm 很小，可认为Tm对基波呈现低阻抗状态。 对谐波来说,由于 I′ sn = 0 , 谐波励磁电流Imn = Ipn，因此I pn产生铁芯谐波主磁通, Up 加在Lp 和 Lm 上。 从 Tm的航空变频电源侧看进去，Tm 的等效谐波感抗 Xpn为 L p 和 Lm 的谐波感抗之和，由于 Lm 较大，可认为 Tm对谐波呈现高阻抗状态。 4、变频谐波抑制原理 滤 波 器 阻 抗 等 效 电 路 图 从图 (a)可看到,无论航空变频电源基波频率怎么变化,只要采用基波电流控制策略，Tm 上的基波压降就始终为零,也就是说 Up 直接加在负载端,这保证了负载基波电压的相对稳定。 5、实验结果 5、实验结果 Thank you! 其中Vs为电网电源；Zs为电网系统内阻抗。图中虚框所示的是滤波器有源部分的主电路以及控制电路的原理框图(其中Lf、Rf与Cf一同构成低通滤波器用以滤除逆变器载波)。 * 由于航空变频交流电频率高,考虑到基波频率最高为800Hz ,如果采用传统的谐波补偿策略将导致补偿的谐波频率非常高,为 n×800 Hz ,这将大大增加数字控制器的实时处理难度,谐波补偿效果的实时性能也较差。 * 它主要由航空变频电源、 SHAPF以及航空非线性负载 3部分组成。其中 SHAPF 由有源滤波器和无源滤波器两部分组成。APF则包括耦合变压器 TM、 电流源双BUCK逆变器以及双 DSP 控制电路。其中 TM 原边串联接在航空变频电源 ui 和 PPF 支路之间, TM 副边并在电流控制逆变器的输出端。PPF 将传统多组LC谐振滤波器用一个电容Cf代替，有利于克服LC谐振滤波器在在变频系统中失调问题。 * PPF 将传统多组LC谐振滤波器用一个电容Cf代替，有利于克服LC谐振滤波器在在变频系统中失调问题。