应用于飞机交流电源的有源电力滤波器研究

论文摘要

随着现代飞机战技性能要求的进一步提高,机载电子设备越来越多,谐波、无功和不平衡等分量对飞机交流电源系统的影响也越来越大,严重影响了供电品质。有源电力滤波器能有效治理电网谐波和无功问题,是改善电能质量的重要技术手段之一。飞机交流电源系统不同于民用电网,其电源内阻抗较大,非线性负载比重大,电源受负载影响比较大;飞机交流电网频率比较高,为400Hz。因此应用于飞机交流电网的有源电力滤波器有其特殊性。本文针对飞机交流电网的特点,对应用于飞机交流电源系统的有源电力滤波器进行研究。本文首先介绍了基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法,分析了电网电压畸变及不平衡对谐波电流检测精度的影响。然后建立了三相三线制并联型有源电力滤波器的高频和低频数学模型,在此基础上分析了基于d-q坐标系的电流控制方法,在Matlab/Simulink环境下对系统进行建模仿真,分析影响APF补偿性能的一些重要因素,并提出相应的改善措施。在理论分析和仿真的基础上,本文制作了一台用于400Hz电源的APF实验样机,介绍了硬件电路和软件程序的设计方法,在不同的条件下进行实验,得到了APF补偿前后的实验结果,论证了在飞机交流电源系统中应用APF的可行性和正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 飞机交流电网的谐波问题
• 1.2 传统飞机交流电网的谐波抑制技术
• 1.3 有源电力滤波器的研究概况
• 1.3.1 有源电力滤波器的工作原理
• 1.3.2 有源电力滤波器的研究现状
• 1.4 并联型有源电力滤波器的谐波检测技术
• 1.5 飞机交流电源系统中应用有源滤波器的难点
• 1.6 本文主要内容和意义
• 第二章 基于瞬时无功功率理论的谐波检测技术
• 2.1 三相电路瞬时无功功率理论
• 2.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法
• 2.2.1 p- q 运算方式及其局限性
• p- i_q 检测方法'>2.2.2 不受电网电压影响的i_p- i_q检测方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 三相三线制并联型有源电力滤波器的控制
• 3.1 三相三线制并联型有源电力滤波器的数学模型
• 3.1.1 三相三线制并联型APF 的低频数学模型
• 3.1.2 三相三线制并联型APF 的高频数学模型
• 3.2 基于d-q 坐标系的解耦控制
• 3.3 补偿电流的控制技术
• 3.3.1 滞环电流控制
• 3.3.2 三角波交截脉宽调制
• 3.4 直流侧电压的控制
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统仿真与分析
• 4.1 仿真建模
• 4.2 理想情况下的仿真分析
• 4.3 实际参数对补偿性能的影响
• 4.3.1 负载交流侧串接电感对补偿性能的影响
• 4.3.2 采样控制延时对补偿性能的影响
• 4.3.3 锁相误差对补偿性能的影响
• 4.3.4 死区对补偿性能的影响
• 4.4 改善补偿性能的措施
• 4.4.1 负载交流侧串接电感的选择
• 4.4.2 多分辨率控制方法
• 4.4.3 软件锁相的方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 样机的设计与实现
• 5.1 设计指标和系统的总体结构
• 5.2 有源电力滤波器主电路关键参数的设计
• 5.2.1 补偿容量的设计
• 5.2.2 交流侧滤波电感的设计
• 5.2.3 直流侧电容的设计
• 5.3 控制电路的设计
• 5.3.1 采样调理电路的设计
• 5.3.2 驱动电路的设计
• 5.4 软件部分设计
• 5.4.1 程序的总体设计
• 5.4.2 谐波电流的计算
• 5.4.3 控制环路的设计
• 5.4.3.1 电流内环的设计
• 5.4.3.2 电压外环的设计
• 5.4.4 软件保护的设计
• 5.5 实验结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文