三相115/200V400Hz交流直线供电系统设计与仿真

孙国文，赵徐成，季嘉伟

（空军勤务学院航空四站系，江苏徐州,221000）

三相115/200V400Hz交流直线供电系统设计与仿真

孙国文，赵徐成，季嘉伟

（空军勤务学院航空四站系，江苏徐州,221000）

本文介绍了三相115/200V400Hz交流直线供电系统的整流部分和逆变部分，设计了系统的电路，仿真了直线供电系统，得出系统设计合理的结论。

直线供电系统；设计；仿真

0 引言

飞机在起飞前需要外部电源保障，航空地面电源车是传统的飞机外部电源保障方式。不过随着机场基础设施建设完善，电力技术的发展，飞机外部电源保障的发展趋势将逐渐变为以直线供电系统保障为主，以航空地面电源车保障为辅。直线供电系统的优点：无污染，低成本，高效率。本文主要研究三相115/200V400Hz交流直线供电系统，该系统主要分为两个部分：市电整流系统部分和直流逆变系统部分。

1 整流系统设计分析

为了减少输入谐波反馈回电网，减小对电网的污染，三相115/200 400V Hz交流直线供电系统整流部分采用移相30°串联2重联结电路，这是一个12脉波整流电路。

采用12脉波整流电路的原因如下。虽然在电力系统中，最常用的大功率整流电路为6脉波整流电路，但是将12脉波整流电路与6脉波整流电路进行谐波分析比较后，可以看出12脉波整流电路的谐波大大减少。

图1 移相30°构成串联2重联结电路

图1 是移相30°构成串联2重联结电路的原理图，利用变压器的二次绕组接法不同（Y-Y型和Y-∆型），让角形绕组和星形绕组的电源相位错开了30°，变压器二次侧的两个绕组的匝数比为1∶3，最终输出侧的整流电压 ud在每个电源周期中脉动12次，所以此电路称作12脉波整流电路。

你输入侧电流谐波次数是12k±1，并且它的幅值与次数成反比而逐渐降低。任何时刻两个三相桥同时对负载供电，每个三相桥同时对负载供电，每个三相桥输出1/2的负载电流。整流桥的输出电压的交流脉动频率是输入电压交流脉动频率的12倍。

12脉波整流电路还通过启动时逐渐增大可控硅导通角达到软启动效果。这样，低通滤波电容引起的冲击电流被限制在静态电源的额定电流以下。在正常工作时，可控硅完全打开，像普通不可控整流桥一样工作。

2 逆变系统设计分析

逆变系统采用组合式三相逆变电路，如图2所示。此电路是由3个相互独立的单相全桥逆变电路组合而成，能够输出三相交流电源。每一相的控制电路是相互独立的，PWM的脉冲宽度都可以独立调节。所以，即使某一项的负载突然增加或减小，只有该相的调制比变化，并不会影响另外两相，三相输出电压能一直保持相对平衡的状态。满足GJB572A-2006对飞机外部电源对三相交流电压平衡性的要求，故该电路作为三相115/200 400V Hz交流直线供电系统中直流逆变系统的电路。

逆变器对每个输出相进行单独电压调节，这样保证即使很大的不平衡负载和长电缆情况下也能在飞机插头处提供精确的400Hz电压。同时为单相较大负载的供电提供了保证。

3 三相115/200V400Hz交流直线供电系统仿真

仿真时间为0.5s；仿真方式为连续；变压器一次绕组和两个二次绕组之比为19∶3∶3 3；12脉波整流输出直流滤波电感为10mH；12脉波整流输出直流滤波电容为(2e−2)F；12脉波整流输出直流滤波电阻为1Ω。

图2 组合式三相逆变电路

图3 系统输出交流电压波形

图3 是三相115V交流直线供电系统逆变系统输出的交流电压波形，从图中可以看出波形的频率为400Hz，电压幅值为115V，符合飞机外部电源关于三相115/200V400Hz交流要求。

4 结论

本文介绍了飞机外部电源所需要的三相115/200V400Hz交流直线供电系统，对整流部分和逆变部分进行了分析，对系统进行仿真，从结果看出此系统设计合理，能够满足飞机外部电源需求。

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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