浅谈对飞机电力的影响与仿真实验

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1不同参数对整流器闭环输出阻抗的影响

当改变负载(50%-100%-200%)时整流器的输出阻抗。可以看出，不同负载情况下整流器输出阻抗基本相同，只是输出阻抗最大值随着负载电流的加大而减小阻抗特性实际上是变换器的一种固有特性，变换器的输入和输出变化对其影响并不明显。当整流器接不同的恒功率负载时，对其输出阻抗要求不尽相同，因此，有必要分析影响整流器输出阻抗的因素及其改善方法。鉴于多电飞机广泛采用变频供电系统，因此为了保证整个飞机变频系统稳定工作，在设计时必须充分考虑频率变化对整流器输出阻抗的影响。设置PWM整流器输入三相交流电频率分别360Hz、400Hz和800Hz，其输出阻抗，由此可以看出，改变电源频率，输出阻抗基本不变。式中，Zo即为整流器的开环输出阻抗，Zocl即为整流器的闭环输出阻抗。Hvo为电压外环的传递函数控制器，Hid和Hiq分别为电流内环d轴和q轴的传递函数控制器。PWM整流器的输入电感能够降低交流电流谐波含量，对控制器电流内环的静态、动态响应有着很大的影响。本文在设计电感时是根据电流的波形品质以及稳态条件下电流控制的快速性2个方面来考虑。当设置输入电感分别为150μ、300μ、600μ时，其输出阻抗如图7所示。由图7可以看出，改变输出电感，输出阻抗基本没有发生变化。因此，可以认为，整流器的输入电感对整流器的输出阻抗没有明显影响。

1.1输出电容对整流器输出阻抗的影响

取输出端电容分别为200μ、1000μ和4000μ时整流器的闭环输出阻抗电容在10Hz～100kHz对整流器的输出阻抗有着显著影响，且输出电容值越大整流器输出阻抗越小。因此增大系统的输出电容可以改善整流器输出阻抗特性。

1.2控制带宽对整流器输出阻抗的影响

设置电压外环带宽分别为20Hz、30Hz和40Hz，整流器输出阻抗，控制带宽对整流器输出阻抗的影响主要体现为随着带宽增加，整流器输出阻抗降低，系统的动态性能提高，因此，合理的电压环控制参数有利于改善系统的稳定性。但是控制带宽的提高，则会引起整流器抗扰动能力降低。由以上分析可知，对于PWM整流器来说，影响其输出阻抗的主要因素是电压环控制参数和直流侧输出电容的大小。在控制带宽内，整流器输出阻抗主要决定于控制参数，在控制带宽外，输出阻抗主要决定于直流侧电容等无源器件，而供电电源频率和输入端电感对输出阻抗影响很小。

2仿真验证

在Saber仿真平台中，TDSA具有网络分析仪的功能，因此在Saber仿真平台建立了上述三相SPWM整流器仿真模型，并对其进行阻抗测量。输入三相交流电压:115V/360Hz，输出直流电压:400V，交流侧电感:300μH，直流侧电容:4000μF，开关频率:20kHz，控制带宽:30Hz。由于低频测量误差较大，故选择从5Hz进行仿真。在Saber中仿真得到整流器闭环输出阻抗频率响应曲线。可以看出，闭环输出阻抗的转折点在7．6Hz处，幅值为10.5dB，理论计算出转折点在8．4Hz处，幅值为13.2dB，转折频率在控制带宽范围内。且不同状态下的闭环输出阻抗仿真结果与理论分析一致。卸负载时的PWM整流器输出电压波形，电压经过0.16s调节后基本稳定在400V。

作者：郑先成黄沈张晓斌单位：西北工业大学