淺談對飛機電力的影響與仿真實驗

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1不同參數對整流器閉環輸出阻抗的影響

當改變負載(50%-100%-200%)時整流器的輸出阻抗。可以看出，不同負載情況下整流器輸出阻抗基本相同，只是輸出阻抗最大值隨著負載電流的加大而減小阻抗特性實際上是變換器的一種固有特性，變換器的輸入和輸出變化對其影響并不明顯。當整流器接不同的恒功率負載時，對其輸出阻抗要求不盡相同，因此，有必要分析影響整流器輸出阻抗的因素及其改善方法。鑒于多電飛機廣泛采用變頻供電系統，因此為了保證整個飛機變頻系統穩定工作，在設計時必須充分考慮頻率變化對整流器輸出阻抗的影響。設置PWM整流器輸入三相交流電頻率分別360Hz、400Hz和800Hz，其輸出阻抗，由此可以看出，改變電源頻率，輸出阻抗基本不變。式中，Zo即為整流器的開環輸出阻抗，Zocl即為整流器的閉環輸出阻抗。Hvo為電壓外環的傳遞函數控制器，Hid和Hiq分別為電流內環d軸和q軸的傳遞函數控制器。PWM整流器的輸入電感能夠降低交流電流諧波含量，對控制器電流內環的靜態、動態響應有著很大的影響。本文在設計電感時是根據電流的波形品質以及穩態條件下電流控制的快速性2個方面來考慮。當設置輸入電感分別為150μ、300μ、600μ時，其輸出阻抗如圖7所示。由圖7可以看出，改變輸出電感，輸出阻抗基本沒有發生變化。因此，可以認為，整流器的輸入電感對整流器的輸出阻抗沒有明顯影響。

1.1輸出電容對整流器輸出阻抗的影響

取輸出端電容分別為200μ、1000μ和4000μ時整流器的閉環輸出阻抗電容在10Hz～100kHz對整流器的輸出阻抗有著顯著影響，且輸出電容值越大整流器輸出阻抗越小。因此增大系統的輸出電容可以改善整流器輸出阻抗特性。

1.2控制帶寬對整流器輸出阻抗的影響

設置電壓外環帶寬分別為20Hz、30Hz和40Hz，整流器輸出阻抗，控制帶寬對整流器輸出阻抗的影響主要體現為隨著帶寬增加，整流器輸出阻抗降低，系統的動態性能提高，因此，合理的電壓環控制參數有利于改善系統的穩定性。但是控制帶寬的提高，則會引起整流器抗擾動能力降低。由以上分析可知，對于PWM整流器來說，影響其輸出阻抗的主要因素是電壓環控制參數和直流側輸出電容的大小。在控制帶寬內，整流器輸出阻抗主要決定于控制參數，在控制帶寬外，輸出阻抗主要決定于直流側電容等無源器件，而供電電源頻率和輸入端電感對輸出阻抗影響很小。

2仿真驗證

在Saber仿真平臺中，TDSA具有網絡分析儀的功能，因此在Saber仿真平臺建立了上述三相SPWM整流器仿真模型，并對其進行阻抗測量。輸入三相交流電壓:115V/360Hz，輸出直流電壓:400V，交流側電感:300μH，直流側電容:4000μF，開關頻率:20kHz，控制帶寬:30Hz。由于低頻測量誤差較大，故選擇從5Hz進行仿真。在Saber中仿真得到整流器閉環輸出阻抗頻率響應曲線。可以看出，閉環輸出阻抗的轉折點在7．6Hz處，幅值為10.5dB，理論計算出轉折點在8．4Hz處，幅值為13.2dB，轉折頻率在控制帶寬范圍內。且不同狀態下的閉環輸出阻抗仿真結果與理論分析一致。卸負載時的PWM整流器輸出電壓波形，電壓經過0.16s調節后基本穩定在400V。

作者：鄭先成黃沈張曉斌單位：西北工業大學