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1不同參數(shù)對整流器閉環(huán)輸出阻抗的影響

當(dāng)改變負(fù)載(50%-100%-200%)時(shí)整流器的輸出阻抗?？梢钥闯?，不同負(fù)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(fù)載電流的加大而減小阻抗特性實(shí)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(dāng)整流器接不同的恒功率負(fù)載時(shí)，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(jī)廣泛采用變頻供電系統(tǒng)，因此為了保證整個飛機(jī)變頻系統(tǒng)穩(wěn)定工作，在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮頻率變化對整流器輸出阻抗的影響。設(shè)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(huán)輸出阻抗，Zocl即為整流器的閉環(huán)輸出阻抗。Hvo為電壓外環(huán)的傳遞函數(shù)控制器，Hid和Hiq分別為電流內(nèi)環(huán)d軸和q軸的傳遞函數(shù)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(nèi)環(huán)的靜態(tài)、動態(tài)響應(yīng)有著很大的影響。本文在設(shè)計(jì)電感時(shí)是根據(jù)電流的波形品質(zhì)以及穩(wěn)態(tài)條件下電流控制的快速性2個方面來考慮。當(dāng)設(shè)置輸入電感分別為150μ、300μ、600μ時(shí)，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(fā)生變化。因此，可以認(rèn)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(shí)整流器的閉環(huán)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(tǒng)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(shè)置電壓外環(huán)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(xiàn)為隨著帶寬增加，整流器輸出阻抗降低，系統(tǒng)的動態(tài)性能提高，因此，合理的電壓環(huán)控制參數(shù)有利于改善系統(tǒng)的穩(wěn)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(huán)控制參數(shù)和直流側(cè)輸出電容的大小。在控制帶寬內(nèi)，整流器輸出阻抗主要決定于控制參數(shù)，在控制帶寬外，輸出阻抗主要決定于直流側(cè)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(yàn)證

在Saber仿真平臺中，TDSA具有網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(cè)電感:300μH，直流側(cè)電容:4000μF，開關(guān)頻率:20kHz，控制帶寬:30Hz。由于低頻測量誤差較大，故選擇從5Hz進(jìn)行仿真。在Saber中仿真得到整流器閉環(huán)輸出阻抗頻率響應(yīng)曲線。可以看出，閉環(huán)輸出阻抗的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在7．6Hz處，幅值為10.5dB，理論計(jì)算出轉(zhuǎn)折點(diǎn)在8．4Hz處，幅值為13.2dB，轉(zhuǎn)折頻率在控制帶寬范圍內(nèi)。且不同狀態(tài)下的閉環(huán)輸出阻抗仿真結(jié)果與理論分析一致。卸負(fù)載時(shí)的PWM整流器輸出電壓波形，電壓經(jīng)過0.16s調(diào)節(jié)后基本穩(wěn)定在400V。

作者：鄭先成黃沈張曉斌單位：西北工業(yè)大學(xué)