CY2701ASC-540功率變換組件電路的結(jié)構(gòu)如圖9-3所示,主要包括三部分:二極管D1~D6構(gòu)成的三相全橋整流器;電容C組成的直流濾波器;大功率晶體管T1~T6組成的逆變器。電阻R和大功率晶體管T為直流母線保護(hù)電路,在直流母線上還設(shè)有電壓電流檢測(cè)環(huán)節(jié),用于檢測(cè)電源系統(tǒng)的故障及保護(hù)功率變換元件。

圖9-3 功率變換組件結(jié)構(gòu)圖

功率變換組件的輸人為發(fā)電機(jī)輸出的三相變頻交流電,經(jīng)過三相橋式整流電路變?yōu)橹绷?/span>電壓(約270V)。電容C起濾波作用,以減小直流電壓的脈動(dòng),一般為多個(gè)大電容并聯(lián),這里用一個(gè)電容等效。直流電壓經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為三相恒頻交流電(400Hz,115/200V)。逆變器一般采用脈寬調(diào)制(PWM)方式控制,通常是按最優(yōu)PWM方式控制逆變器。其選擇原則是盡量減小低次諧波,提高基波含量,因?yàn)檎{(diào)制頻率與開關(guān)點(diǎn)的選擇、逆變器損耗、輸出波形失真度和濾波器重量等密切相關(guān)。

圖9-4所示為一種典型的最優(yōu)PWM調(diào)制波形,可以采用指定諧波消除的方法來計(jì)算開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)刻,一般消除3、5、7、9、11等低次諧波(具體推導(dǎo)見參考文獻(xiàn)[4])。

圖9-4 典型最優(yōu)PWM波形

開關(guān)頻率的提高雖有利于減小諧波,但會(huì)加大開關(guān)損耗,實(shí)際中很難做到完全消除低次諧波,不過可以使其幅值變得很小,基本可以忽略,這樣在選擇輸出濾波器時(shí)可提高諧振頻率,以減小濾波器的體積和重量。

輸出組件的原理電路如圖9-5所示。其中L、C為濾波器,以消除逆變器輸出電壓中的高頻成分。B為中點(diǎn)形成變壓器,由于逆變器輸出沒有中線,不能實(shí)現(xiàn)三相四線制供電,而飛機(jī)電網(wǎng)要求有中線,因此增設(shè)這一變壓器。這是一個(gè)三相自耦變壓器,在負(fù)載對(duì)稱時(shí),此變壓器中只有磁化電流,負(fù)載不對(duì)稱時(shí),才流過不平衡電流。EM為電壓、電流測(cè)量元件,檢測(cè)量包括三相平均電壓、峰值電壓、三相平均電流、峰值電流等,供調(diào)壓、控制及保護(hù)用,檢測(cè)方式與恒速恒頻電源系統(tǒng)相同,這里不再敘述。

圖9-5 輸出組件電路結(jié)構(gòu)

發(fā)電機(jī)/變換器控制組件(GCCU),變速恒頻電源的控制由發(fā)電機(jī)/變換器控制組件(GCCU)完成,該組件用于實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的調(diào)壓、控制、保護(hù)、故障存儲(chǔ)及自檢等功能,一般均采用由微處理器組成的智能控制器,電路結(jié)構(gòu)框圖見圖9-2,包括電源模塊、調(diào)壓器、逆變器驅(qū)動(dòng)電路及控制與保護(hù)四部分。

電源模塊的作用是為GCCU組件提供所需要的穩(wěn)定的直流電源。電源模塊的輸入為永磁發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電壓,由于變速恒頻電源由發(fā)動(dòng)機(jī)直接通過增速齒輪箱傳動(dòng),其輸出也是一變頻的三相交流電,所以需要整流、濾波及斬波,以形成不同的直流電壓,作為調(diào)壓器、控制保護(hù)器、逆變器驅(qū)動(dòng)電路的工作電源。

波音737-300飛機(jī)的變速恒頻電源系統(tǒng)中C￡CU的電源模塊包括+25V、±15V、+5V四路直流電壓輸出和一個(gè)電源控制器。電源控制器的作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到電源工作的最低轉(zhuǎn)速時(shí)禁止GCCU投人工作,實(shí)際上是監(jiān)測(cè)交流副勵(lì)磁機(jī)輸出電壓的高低,其電路原理和前面恒速恒頻電源中的電壓檢測(cè)電路一樣,這里不再敘述。這里給出了十25V直流電源的原理電路,如圖9―6所示。這是一個(gè)利用PWM斬波方式控制的DC/DC變換器,副勵(lì)磁發(fā)電機(jī)輸出的變頻交流電經(jīng)過整流、濾波環(huán)節(jié)變?yōu)橹绷?經(jīng)過DC/r)c變換器形成穩(wěn)定的十25V直流電,用以給交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈供電±15V電源供主電.

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