海軍裝備部得研究人員史曉陽(yáng)，在2019年第4期《電氣技術(shù)》雜志上撰文（論文標(biāo)題為“航空用高功率因數(shù)可控升壓整流器仿真研究”）指出，航空用直流電一般由恒/變頻交流電經(jīng)整流器獲取，整流器本身及其負(fù)載得非線性，會(huì)導(dǎo)致交流電網(wǎng)產(chǎn)生大量諧波，降低系統(tǒng)功率因數(shù)。
感謝針對(duì)航空用某電力變換器中不控整流橋?qū)涣麟娋W(wǎng)產(chǎn)生得嚴(yán)重諧波污染問題，展開改進(jìn)方案研究。從諧波抑制方面對(duì)比了幾種常見整流器性能，提出一種航空用高功率因數(shù)可控升壓整流器，通過(guò)分析其電路原理，并從仿真層面驗(yàn)證了可控升壓整流器在諧波抑制、高功率因數(shù)、直流輸出可靈活調(diào)整等方面得優(yōu)越性。
多電飛機(jī)是飛機(jī)發(fā)展得趨勢(shì)，由于增加了發(fā)電機(jī)在伺服和調(diào)速中得應(yīng)用，這樣將需要從幾千瓦到幾百千瓦得高功率密度得發(fā)電機(jī)和電驅(qū)動(dòng)裝置。電驅(qū)動(dòng)裝置一般都具有整流環(huán)節(jié)，將主電源變換為直流電，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器帶載直流發(fā)電機(jī)或者交流發(fā)電機(jī)。整流電氣元件本身及其負(fù)載得非線性，會(huì)導(dǎo)致機(jī)載交流電源出現(xiàn)大量諧波，污染網(wǎng)側(cè)電源，降低電源得功率因數(shù)，影響電氣設(shè)備性能。
目前，恒速恒頻發(fā)電機(jī)是現(xiàn)代飛機(jī)主電源系統(tǒng)得主流構(gòu)型，其他形式得電能多由115V/400Hz主電源經(jīng)電源變換得來(lái)。傳統(tǒng)得電力變換裝置采用三相不控整流橋，將交流電整流為直流，此種方式利用二極管得單相導(dǎo)電性進(jìn)行電壓自然換向，實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單方便，可靠性高，但電源利用率低，且會(huì)在交流輸入端產(chǎn)生大量得諧波，諧波含量達(dá)30%以上，嚴(yán)重影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。
在多非線性負(fù)載同時(shí)工作得情況下，該型整流器基本不具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前，在B787，A380等機(jī)種應(yīng)用較為先進(jìn)得脈沖變壓整流器（一般為18脈及更高次脈沖變壓整流器），可大大抑制整流器對(duì)交流網(wǎng)側(cè)得諧波干擾。該型脈沖變壓整流器采用純模擬電路實(shí)現(xiàn)，不需要儲(chǔ)能裝置，可靠性高，若脈沖次數(shù)越多，則諧波抑制效果越好。
相應(yīng)地，變壓器電磁設(shè)計(jì)難度越大，整流管個(gè)數(shù)越多，整個(gè)整流器結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，且變壓器一經(jīng)繞制，變比就是確定得，其直流輸出不具備調(diào)節(jié)功能，適用面窄，靈活性差，在需要進(jìn)行直流輸出電壓提升時(shí)，需額外增加DC/DC變換單元。另外，發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)會(huì)直接傳遞到整流器后級(jí)，疊加到直流輸出，影響電源系統(tǒng)整體性能。
感謝針對(duì)某AC-DC-AC型電力變換器得前級(jí)整流環(huán)節(jié)，采用不控整流橋，針對(duì)將115V/400Hz輸入變換為270V直流電，經(jīng)逆變橋后帶載感應(yīng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)對(duì)交流電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重諧波污染、功率因數(shù)較低得問題，展開改進(jìn)方案研究，提出了一種新型高功率因數(shù)可控升壓整流器，并結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。
通過(guò)對(duì)比不控整流橋，從仿真層面驗(yàn)證了采用改型可控升壓整流器對(duì)交流網(wǎng)側(cè)諧波干擾較小，功率因數(shù)高，具有一定得通用性等方面得優(yōu)越性。
圖1 可控升壓整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
圖7 可控升壓整流器仿真模型
結(jié)論感謝針對(duì)航空電力變換器采用不控整流橋帶來(lái)輸入側(cè)諧波污染得問題，開展了改進(jìn)研究，提出了一種航空用高功率因數(shù)可控升壓整流器。在Matlab/ Simulink環(huán)境下對(duì)采用可控升壓整流器得AC-DC- AC型電力變換裝置帶載感應(yīng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)建模仿真，驗(yàn)證了在AC-DC-AC得整流環(huán)節(jié)采用可控整流器，相較于不控整流，網(wǎng)側(cè)電壓、電流諧波減小明顯，功率因數(shù)明顯提高，對(duì)未來(lái)多電飛機(jī)用航空整流器設(shè)計(jì)具有很好得指導(dǎo)意義。
