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新型航空并联有源电力滤波器的研究

作　者: 石磊
导　师: 陈仲
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 航空电网谐波有源电力滤波器双降压式无谐波检测算法
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以电能部分或全部取代其他二次能源如机械能,液压能或气压能等,已经成为现代飞机能源系统的主要发展趋势。随其发展与变化也带来了诸多不容忽视的问题,如机载设备和电能变换装置的增加,电网系统更为复杂的结构,更高的电网容量以及更多的供电质量和可靠性问题等。有源电力滤波技术对电能质量的调整和控制将是未来最重要的先进手段之一,其中并联型有源电力滤波器一直都占据最主流的地位,其在航空电网系统中的应用是一个全新的应用领域,特别是在多电飞机和全电飞机的概念提出后大量学者和研究机构给予了足够的关注。本文立足于航空电网系统的高可靠性要求,通过分析单相双降压式半桥逆变器的电路特点和工作原理,提出一种高度可靠的三相并联型双降压式有源电力滤波器,其控制无死区,有效防止了桥臂直通的问题。并介绍了双降压式有源电力滤波器的工作原理,建立了拓扑开关函数模型方程。详细描述了ip-iq法、自适应闭环检测法和无谐波闭环检测法三种典型谐波检测技术的原理,通过比较分析,发现了三种方法在算法思想上的一致性。基于无谐波闭环检测法构建了双降压式有源电力滤波系统的平均值模型,对有源电力滤波器直流侧电压波动与基波有功电流的关系进行了研究,并提出了一种适用于双降压式有源电力滤波器的半波电流控制方法。本文设计了三相并联型双降压式有源电力滤波器的主电路,并利用Matlab仿真软件对所设计的有源滤波系统进行了仿真,验证了理论分析和设计的正确性。最后,搭建了单相1kVA和三相3kVA的并联型双降压式有源电力滤波器的实验平台,在工频电网和航空电网系统中,针对不同特性的谐波源进行了实验,获得了良好的稳态补偿特性,试验结果证明了本文提出和设计的并联型双降压式有源电力滤波器在各个场合用于谐波治理的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-21
  1.1 航空供电系统及其发展  12-13
  1.2 机载谐波源及其危害  13-15
  1.3 航空有源电力滤波器及其现状  15-20
    1.3.1 有源电力滤波器的分类  15-17
    1.3.2 有源电力滤波器的发展趋势  17-18
    1.3.3 航空有源电力滤波器的研究现状  18-20
  1.4 本文的主要工作内容  20-21
第二章新型航空有源电力滤波器的主电路研究  21-38
  2.1 并联型有源电力滤波器与航空电网  21-23
    2.1.1 并联型有源电力滤波器  21-22
    2.1.2 航空电网及航空有源电力滤波器的特殊性  22-23
  2.2 新型航空有源电力滤波器拓扑与工作原理  23-29
    2.2.1 双降压式逆变器的提出与发展  24-27
    2.2.2 双降压式有源电力滤波器的拓扑及其工作原理  27-29
  2.3 新型航空有源电力滤波器的数学模型建立  29-33
    2.3.1 双降压式并联型有源滤波器的工作原理等效  30-31
    2.3.2 双降压式并联型有源电力滤波器的数学模型  31-33
  2.4 新型航空有源电力滤波器的特性分析  33-37
    2.4.1 双降压式并联型有源电力滤波器的结构特点  33-35
    2.4.2 双降压式有源电力滤波器的补偿特性  35-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章新型航空有源电力滤波器控制方法的研究  38-59
  3.1 谐波及无功电流检测方法  38-46
    3.1.1 谐波及无功检测方法的简述  38-39
    3.1.2 基于瞬时无功功率理论的ip-iq 法  39-42
    3.1.3 自适应闭环检测算法  42-43
    3.1.4 无谐波闭环检测法及其应用  43-46
  3.2 直流侧电压与基波有功电流的关系解析  46-48
  3.3 DB-APF 电流控制  48-54
    3.3.1 滞环电流控制  49-50
    3.3.2 三角波比较电流控制  50-51
    3.3.3 DB-APF 半波电流控制  51-54
  3.4 DB-APF 控制系统建模分析  54-58
    3.4.1 电流内环的建模分析  54-56
    3.4.2 电压外环的建模分析  56-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章新型航空有源电力滤波器硬件平台及仿真系统  59-71
  4.1 DB-APF 主功率回路的设计  59-66
    4.1.1 DB-APF 容量确定  59-60
    4.1.2 直流侧电容电压的确定  60-62
    4.1.3 直流侧电容的确定  62
    4.1.4 功率管的选取  62-63
    4.1.5 交流侧输出电感的确定  63-66
  4.2 DB-APF 仿真系统  66-70
    4.2.1 仿真系统的构建  66-67
    4.2.2 航空 DB-APF 的仿真分析  67-70
  4.3 本章小结  70-71
第五章新型航空有源电力滤波器实验分析  71-85
  5.1 单相DB-APF 应用于工频电网的实验分析  72-79
  5.2 三相DB-APF 应用于工频电网的实验分析  79-81
  5.3 三相DB-APF 应用于航空电网的实验分析  81-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章全文总结与展望  85-87
  6.1 全文总结  85-86
  6.2 后续研究展望  86-87
参考文献  87-92
致谢  92-93
在学期间的研究成果及发表的学术论文  93

新型航空并联有源电力滤波器的研究

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