航空地面静止变频电源产品的研制及应用
采用新型电力电子技术的航空地面静止变频电源(以下简称静变电源)，与传统的航空电源车相比，具有同样的性能、更小的体积、更低的噪音水平和完全无排放的特点，可有效减少地面综合保障空间和环境污染问题，极大地提高了航空地面电源保障的质量，进入航空领域保障飞机供电和起动已成为必然的发展趋势。
近年来，国内的一些企业相继开发出静变电源产品，但随着新型飞机和机载电子任务系统越来越多地投入使用，这些产品在试用和使用中不同程度地暴露出一些问题。例如对大容量电子任务系统负载的适应性问题，可靠性、维修性问题，技术先进性和自主知识产权问题等。目前尚无一种同类产品按照军工产品科研程序定型列装的，无法适应新型飞机对地面保障质量的要求，这使静变电源在国防建设中的推广应用受到制约。
根据部队使用需要和产品现存问题，我们按照军工产品科研程序进行系列静变电源产品的研制，容量范围60～180kVA。通过研制，重点解决总体方案、高性能控制器和大容量功率变换实现等问题，形成自主知识产权，严格按照军工产品要求定型，使静变电源成为符合部队使用要求的好装备。
1 技术方案的确定
电源总体方案根据国内外静变电源的技术发展水平，采用成熟可靠、适应性强、技术先进、立足国内的原则确定。电源总体方案简述如下。
主电路采用交一直一交结构，包括整流器，直流滤波器、逆变器、变压器及交流滤波等组成部分。交一直部分将50Hz交流市电经桥式整流、平波电抗器、电解电容滤波后变为平稳直流。桥式整流电路为半控结构，启动过程中，调节晶闸管的触发角，可以控制直流电压由低到高逐渐变化，减少冲击电流，实现软启动。120kVA以上电源整流电路分为独立的两组，通过增配移相变压器，即可实现12脉波整流。
直一交逆变部分采用单相全桥结构，是本电源的核心。逆变器选用IGBT作为开关器件。利用IGBT开关频率较高的优点，采用正弦脉宽调制方式(sPWM) 对逆变器进行控制，将平稳直流变换为脉宽调制输出的交流，输出SPWM波幅值恒定，宽度按正弦规律变化，该交流基波频率为所需要的电源输出频率。逆变器输出的脉宽凋制波经LC滤波电路滤波后，得到纯正的正弦波交流电。
SPWM波控制采用二重化方式，即同一桥臂上下两只IGBT器件为互补通断，对角器件不同时通断，产生两路控制信号的调制波相位相同，但载波相位相差180°，因此，在相同开关频率下，等效调制比增加一倍，可有效改善输出波形。
为提高对不平衡负载的适应能力，电源主电路按照3套独立的单相电源进行设计，直一交逆变部分具有3套完全相同的单相逆变器，它们共用一条直流母线，输出互差120°，在变压器副边接成星形，输出所要求的三相交流电与主电路相适应，本项目电源控制器针对单相电源设计，电压波形控制采用带滤波电感电流内环的电压瞬时值反馈控制方案，电压有效值控制采用PI调节器方案，控制系统具有3套独立的调节器分别控制三相电压，从而提高带不平衡负载的能力。为提高电源输出控制的快速性、抗干扰能力和可靠性，波形控制采用模拟电路实现，有效值控制和电源监控采用智能数字电路实现。数字电路以16位单片机为核心组成，通过模拟量和开关量接口电路对电源的运行参数、工作状态、故障状态和单元模块的状态进行智能监测，监测信息和监控参数通过LCD中文显示屏显示和输入。同时，还设有通用的计算机通讯接口，以便通过计算机对电源进行远程监控。
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