【摘 要】
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三相中频电源是一种特种电源,能够将工频交流电或直流电转换为中频交流电（常用的为400Hz）,被广泛应用于航空、船舰、雷达等对供电性能有严格要求的军事领域。它们要求在满足输出波形纯正、工作性能稳定等条件的同时,还得具备结构紧凑、体积小、能带不平衡负载等优点。本论文以基于Si C MOSFET的三相400Hz/115V中频电源为研究对象,将新型功率器件Si C MOSFET应用于中频电源的研制,以其高
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三相中频电源是一种特种电源,能够将工频交流电或直流电转换为中频交流电（常用的为400Hz）,被广泛应用于航空、船舰、雷达等对供电性能有严格要求的军事领域。它们要求在满足输出波形纯正、工作性能稳定等条件的同时,还得具备结构紧凑、体积小、能带不平衡负载等优点。本论文以基于Si C MOSFET的三相400Hz/115V中频电源为研究对象,将新型功率器件Si C MOSFET应用于中频电源的研制,以其高速开关频率来提高系统功率密度,并对其控制策略展开研究,改善输出波形质量。本文首先针对Si C MOSFET的应用分析了它的开关过程,对于在桥式结构中高速开关状态下的串扰问题进行研究,解释其产生机理,设计了一种新型驱动电路对串扰进行抑制,提高系统可靠性;接着对三相逆变系统进行分析,在对比多种拓扑结构后,选择了三相全桥电路为系统主电路并建立其在不同坐标系下数学模型,对开关管控制所使用的空间矢量脉宽调制SVPWM技术原理及实现过程进行了讨论;对两相旋转坐标系下系统控制策略展开研究,设计了电压电流PI双闭环控制策略,并分析电压电流间的耦合关系,给出了解耦控制方法。针对经典的双环控制无法满足带不平衡负载的问题,在原有的控制方法基础上,提出引入准谐振控制器构成复合控制系统以提高二次分量处增益,降低输出电压不平衡度的方法。在Matlab/Simulink环境中搭建系统的仿真模型,对三相不平衡负载工况进行仿真,验证本文所提出的复合控制方法对于不平衡输出电压的抑制效果,通过结果可知其有效地去除了正负序电压分量转换到旋转坐标系时基波二倍频的扰动影响;然后根据系统指标对软硬件平台进行了设计,给出了系统硬件电路的设计方法、确定了关键器件的参数,详细分析了基于DSP的控制软件的实现流程。本文最后研制出一台容量3k VA的基于Si C MOSFET的400Hz中频电源系统实验样机,搭建逆变测试平台对其进行各项功能及系统指标测试,重点关注桥臂结构中Si C MOSFET的驱动波形、整机的空载、满载输出的静态性能以及系统带不平衡负载的动态性能,测试结果达到了预期的设计要求。
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