航空中頻逆變器的新型容錯拓撲及其控制方法

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1、第48卷第3期電力電子技術Vo1．48，No．32014年3月PowerElectronicsMarch2014航空中頻逆變器的新型容錯拓撲及其控制方法劉遠飛，李寧，李穎暉，王朔(1．空軍工程大學，工程學院，陜西西安710038；2．93313部隊，吉林長春130000)摘要：針對新型逆變器中點電位難以控制的問題，提出了改進型拓撲結(jié)構(gòu)，通過增加的輔助橋臂對中點電位進行獨立控制，可有效簡化主拓撲控制器的復雜性。為減少開關管損耗，穩(wěn)定開關管頻率，采用基于直接功率的預測控制方法，仿真和實驗對新型拓撲和控制方法進行了驗證。關鍵詞：逆變器；中點電位；預測控制中圖分類號：TM4

2、64文獻標識碼：A文章編號：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新型容錯逆變器多、全電飛機十分重視電能的應用。供電系統(tǒng)與三相三橋臂逆變器相比．三相四橋臂逆變在多、全電飛機中具有舉足輕重的地位，因而供電器具有很好的共模特性和差模特性，并有一定的系統(tǒng)的可靠性尤為重要。在飛機供電系統(tǒng)中，逆變故障容錯能力。文獻[2】利用SPWM載波移相的跳電源是將飛機發(fā)電機輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗杞蛔兒笠撇呗詠砜刂迫嗨臉虮勰孀兤?，可有效提流電的設備，由于含有大量的開關

5、器件，其可靠性高直流電壓利用率。但隨著飛機用電設備所需功明顯低于飛機發(fā)電機系統(tǒng)，逆變器故障占飛機供率的不斷增加，直流電源的電壓不斷提升，使a，電系統(tǒng)故障的80％以上．因而研究具有容錯功能b．C三個橋臂承受較大的功率。從而三臂具有近的高可靠性逆變電源具有很大的實際意義。似相等的故障率。當發(fā)生多臂故障時，三相四橋臂文獻【1]提出一種具有容錯功能的多電平通用逆變器將失去容錯功能。為此，在保證共模特性和型逆變器拓撲。具有功率管關斷電壓低、對單管故差模特性的基礎上．提出了一種容錯性能良好的障容錯性好等優(yōu)點，但其控制太過復雜較難實現(xiàn)。新型逆變器拓撲，如圖1所示。文獻[2】研究了

6、三相四橋臂逆變器，具有控制簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點．但逆變器功率管承受的功率劇增。在同樣的性能和外界環(huán)境下，功率管具有相近的故障率，當兩到三個橋臂同時故障時。三相四橋臂逆變器利用一個冗余橋臂難以實現(xiàn)容錯。為此，這里提出一種新的逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，具有功率管關斷電壓低、容錯性能好、控制易于實現(xiàn)等特點。圖1新型容錯逆變器的拓撲蘭定稿項日期!：國家自然科學基金(6740o7)Fig．1Fanltt0lemntt0p0l。gy。fnewinverter：2013—12—11作者簡介：劉遠飛(1982一)，男，吉林遼源人，碩士研究生，新型容錯拓撲功率管承受的關斷電壓為三相研究方向為電

7、能處理與監(jiān)控。四橋臂逆變器功率管的一半，有助于減小開關損32航空中頻逆變器的新型容錯拓撲及其控制方法耗。提高輸出電壓品質(zhì)，延長開關管的壽命，并可3．2基于直接功率預測控制的逆變器控制方法應用于航空以外的其他較大功率場合。由于上部直接功率控制不需要任何內(nèi)部控制環(huán)和調(diào)制a，b，C三橋臂與下部A，B，c三橋臂對稱，且a與器即可實現(xiàn)良好的控制效果，因而得到了廣泛使A，b與B，C與c互補，該拓撲對于逆變器多橋臂用[3]，但其最大缺點是會導致開關頻率隨采樣時間、(不多于3個)同時故障均可容錯，且控制器結(jié)構(gòu)負載參數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)變化而變化，因而產(chǎn)生分散無需改變．僅通過簡單地切換各