《高性能中頻多脈波變壓整流技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由孟凡剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高性能中頻多脈波變壓整流技術研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孟凡剛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中頻多脈波整流器是寬變頻飛機電源系統中常用的變壓整流器。在前期科研實踐基礎上，申請人提出了一種具有高功率密度、高能量變換效率及輸出恆壓和輸入電流零諧波的新型多脈波整流器。從最佳化設計三角形聯結自耦變壓器入手，分析變壓器繞組結構對其等效容量的影響，尋找具有最小等效容量和最少繞組個數的變壓器結構，提高系統的功率密度；建立三角形聯結自耦變壓器全解耦模型，研究變壓器副邊漏抗對整流橋二極體反向恢復損耗及換相的影響，通過選取合適漏抗值提高系統能量變換效率；根據多脈波整流系統交、直流側電流關係和電壓關係，在直流側使用有源平衡電抗器並聯PWM整流器的結構，通過控制PWM整流器輸入電流和輸出電壓，分別實現多脈波整流器輸入電流零諧波和輸出電壓近似恆定。預期研究成果將促進中頻多脈波整流器在寬變頻飛機電源系統中的套用。
結題摘要
項目針對寬變頻飛機電源系統、遠程火箭炮用直流電源、坦克電源系統等小容量套用場合，提出了具有高功率密度、高能量變換效率及輸出恆壓和輸入電流零諧波的新型多脈波整流器，分別研究了自耦變壓器的最佳化設計和直流側有源諧波抑制。移相變壓器是多脈波整流器的必需器件，使用自耦變壓器作為移相變壓器可有效減小系統的體積和成本。本項目研究了移相角對三角形聯結自耦變壓器輸入電流THD值、負載電壓紋波係數、自耦變壓器容量的影響。理論和實驗分析表明，當移相角為π/6、π/2、5π/6時，輸入電流THD，負載電壓紋波係數達到最小值；當移相角為π/6時，自耦變壓器的等效容量最小；當移相角為π/2、5π/6時，自耦變壓器工作於大升壓比狀態； 本項目的研究結果給出了移相角為π/2、5π/6時的自耦變壓器的最優結構，擴展了角形聯結自耦變壓器的套用場合。針對星形聯結自耦變壓器，分析了繞組結構對其等效容量的影響，結構最優的星形聯結自耦變壓器的每個芯柱上有3個繞組，將其套用於12脈波整流器中時其等效容量為21%。本項目研究了一種基於直流側雙級輔助電路結構的多脈波整流器直流側諧波抑制拓撲，給出了直流側諧波抑制時可實現的環流形式，分析了直流側有源諧波抑制對整流器磁性器件容量的影響；理論分析和實驗結果表明，當雙級輔助電路的輸入特性滿足一定條件時，輔助電路能最大程度上降低諧波，提輔助電路的容量僅為輸出功率的2%，這可有效減小系統損耗。相比於採用單級輔助電路的12脈波整流器，所提的12脈波整流器具有更好的諧波抑制性能，並對負載電壓變化或者輸入電壓變化有更好的適應性。本項目同時分析了輸入側斷相對直流側有源諧波抑制方法的影響，給出了斷相時多脈波整流器各處的電壓和電流特徵。輸入側斷相時，12脈波整流器等效為兩個具有相同輸入電壓的單相整流橋並聯工作，兩整流橋輸出電壓瞬時差等於零，導致平衡電抗器端電壓等於零；負載電壓為2脈波，負載電壓紋波係數為0.785；雖然電阻性負載下未斷相的兩相輸入電流近似為正弦波，但是斷相的一相輸入電流等於零，整流器工作於嚴重的不對稱狀態。因此，輸入側斷相將同時導致輸入側和負載側電能質量惡化，相關結果為多脈波整流器的斷相故障提供了檢測依據。 本項目的相關研究結論為多脈波整流器在遠程火箭炮用直流電源、坦克電源系統等小容量套用場合的套用奠定了理論和實踐基礎。
