三相115/200V400Hz交流直線供電系統設計與仿真

孫國文，趙徐成，季嘉偉

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇徐州,221000）

三相115/200V400Hz交流直線供電系統設計與仿真

孫國文，趙徐成，季嘉偉

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇徐州,221000）

本文介紹了三相115/200V400Hz交流直線供電系統的整流部分和逆變部分，設計了系統的電路，仿真了直線供電系統，得出系統設計合理的結論。

直線供電系統；設計；仿真

0 引言

飛機在起飛前需要外部電源保障，航空地面電源車是傳統的飛機外部電源保障方式。不過隨著機場基礎設施建設完善，電力技術的發展，飛機外部電源保障的發展趨勢將逐漸變為以直線供電系統保障為主，以航空地面電源車保障為輔。直線供電系統的優點：無污染，低成本，高效率。本文主要研究三相115/200V400Hz交流直線供電系統，該系統主要分為兩個部分：市電整流系統部分和直流逆變系統部分。

1 整流系統設計分析

為了減少輸入諧波反饋回電網，減小對電網的污染，三相115/200 400V Hz交流直線供電系統整流部分采用移相30°串聯2重聯結電路，這是一個12脈波整流電路。

采用12脈波整流電路的原因如下。雖然在電力系統中，最常用的大功率整流電路為6脈波整流電路，但是將12脈波整流電路與6脈波整流電路進行諧波分析比較后，可以看出12脈波整流電路的諧波大大減少。

圖1 移相30°構成串聯2重聯結電路

圖1 是移相30°構成串聯2重聯結電路的原理圖，利用變壓器的二次繞組接法不同（Y-Y型和Y-?型），讓角形繞組和星形繞組的電源相位錯開了30°，變壓器二次側的兩個繞組的匝數比為1∶3，最終輸出側的整流電壓 ud在每個電源周期中脈動12次，所以此電路稱作12脈波整流電路。

你輸入側電流諧波次數是12k±1，并且它的幅值與次數成反比而逐漸降低。任何時刻兩個三相橋同時對負載供電，每個三相橋同時對負載供電，每個三相橋輸出1/2的負載電流。整流橋的輸出電壓的交流脈動頻率是輸入電壓交流脈動頻率的12倍。

12脈波整流電路還通過啟動時逐漸增大可控硅導通角達到軟啟動效果。這樣，低通濾波電容引起的沖擊電流被限制在靜態電源的額定電流以下。在正常工作時，可控硅完全打開，像普通不可控整流橋一樣工作。

2 逆變系統設計分析

逆變系統采用組合式三相逆變電路，如圖2所示。此電路是由3個相互獨立的單相全橋逆變電路組合而成，能夠輸出三相交流電源。每一相的控制電路是相互獨立的，PWM的脈沖寬度都可以獨立調節。所以，即使某一項的負載突然增加或減小，只有該相的調制比變化，并不會影響另外兩相，三相輸出電壓能一直保持相對平衡的狀態。滿足GJB572A-2006對飛機外部電源對三相交流電壓平衡性的要求，故該電路作為三相115/200 400V Hz交流直線供電系統中直流逆變系統的電路。

逆變器對每個輸出相進行單獨電壓調節，這樣保證即使很大的不平衡負載和長電纜情況下也能在飛機插頭處提供精確的400Hz電壓。同時為單相較大負載的供電提供了保證。

3 三相115/200V400Hz交流直線供電系統仿真

仿真時間為0.5s；仿真方式為連續；變壓器一次繞組和兩個二次繞組之比為19∶3∶3 3；12脈波整流輸出直流濾波電感為10mH；12脈波整流輸出直流濾波電容為(2e?2)F；12脈波整流輸出直流濾波電阻為1?。

圖2 組合式三相逆變電路

圖3 系統輸出交流電壓波形

圖3 是三相115V交流直線供電系統逆變系統輸出的交流電壓波形，從圖中可以看出波形的頻率為400Hz，電壓幅值為115V，符合飛機外部電源關于三相115/200V400Hz交流要求。

4 結論

本文介紹了飛機外部電源所需要的三相115/200V400Hz交流直線供電系統，對整流部分和逆變部分進行了分析，對系統進行仿真，從結果看出此系統設計合理，能夠滿足飛機外部電源需求。

[1]溫志開.大容量400Hz中頻航空地面電源的研究[D].成都：西南交通大學,2010.

[2]陳鵬,李曉帆,宮力，等.一種帶輔助電路的12脈波整流電路[J].中國電機工程學報，2016，23:163-166.

[3]劉明先.組合式三相逆變器并聯控制技術研究[D].武漢：華中科技大學,2007.

[4]郭訓華，邵世煌. Simulink建模與仿真系統設計方法及應用[J].計算機工程，2005，22.

Design and Simulation of three-phase 115/200V400Hz AC linear power supply system

Sun Guowen,Zhao Xucheng,Ji Jiawei
(Air force Services College air station four,Xuzhou Jiangsu,221000)

This paper introduces the rectifier part and inverter part of three-phase 115/200V400Hz AC linear power supply system, designs the circuit of the system, simulates the linear power supply system, and draws the reasonable conclusion of the system design

Linear power supply system; Design; Simulation