一种基于有源整流的飞机地面静变电源的制作方法

本实用新型属于飞机地面服务的技术领域，具体而言，涉及一种基于有源整流的飞机地面静变电源。

背景技术：

传统飞机地面静变电源的整流装置均使用十二脉波整流，该整流方法会对电网产生较大的电流谐波和无功功率污染，且被动整流方法无法控制地面电源的直流母线，导致直流母线跟随负荷功率波动，造成dcac400hz逆变器的设计难度较大且电源全范围综合运行效率较低，在图1中示意了传统飞机地面静变电源的拓扑结构。

技术实现要素：

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于有源整流的飞机地面静变电源以达到实现直流母线的电压恒定且电压高，可简化逆变电路及隔离变压器的设计，并降低器件要求，最终降低设备成本的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：一种基于有源整流的飞机地面静变电源，包括有源整流器和400hz逆变器，所述有源整流器包括三相输入端、第一滤波电感和第一igbt，该三相输入端的三相均通过第一滤波电感串接至第一igbt，第一igbt的输出端并联有第一母线电容；所述400hz逆变器包括多路逆变输出电路，各路逆变输出电路并联于第一igbt的输出端上，且逆变输出电路包括第二igbt和隔离变压器，该第二igbt的输入端连接于第一igbt的输出端且并联有第二母线电容，第二igbt的输出端与隔离变压器之间串接有第二滤波电感，且隔离变压器的输出端并联有第二滤波电容。

进一步地，还包括第一滤波电容，该第一滤波电容与三相输入端的三相连接。

进一步地，所述第一滤波电容包括三个电容，三个电容依次串接连接并呈环状结构，环状结构的各个节点分别连接至三相输入端的三相，以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑输出。

进一步地，所述第一igbt包括三个半桥臂，三个半桥臂呈并联连接且各半桥臂均包括串接连接的两个第一功率器件，所述三相输入端的三相均通过第一滤波电感分别连接至各个半桥臂的两个第一功率器件之间。

进一步地，所述第二igbt包括两个半桥臂，两个半桥臂呈并联连接且并联的两端连接至第一igbt的输出端；各半桥臂均包括串接连接的两个第二功率器件，隔离变压器的输入端分别连接至各个半桥臂的两个第二功率器件之间。

进一步地，所述有源整流器采用矢量控制或spwm控制，以实现对第一igbt的通断进行控制。

进一步地，所述400hz逆变器采用单极性倍频spwm调制，以实现对第二igbt的通断进行控制。

本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型所公开的基于有源整流的飞机地面静变电源。其有源整流器由滤波电容、滤波电感、igbt及母线电容组成一个三相半桥全控型整流电路，可达到高功率因数可接近1、小电网电流thd在额定功率下<3％以及全电网电压输入范围内保持直流母线电压恒定；同时，400hz逆变器由母线电容、igbt、滤波电感、隔离变压器及滤波电容组成一个三相全桥全控型逆变电路，随着母线电压的提高，可实现更高的变压器变比，从而降低igbt和滤波电感的电流需求，由于母线电压的恒定，使隔离变压器在设计时不需考虑母线电压的变化，从而获得全电网电压范围内更高的运行效率。

附图说明

图1是传统的飞机地面静变电源的拓扑结构；

图2是本实用新型提供的基于有源整流的飞机地面静变电源中有源整流器的拓扑图；

图3是本实用新型提供的基于有源整流的飞机地面静变电源中400hz逆变器的拓扑图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

技术术语解释：

(1)igbt(insulatedgatebipolartransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。

在本实施例中具体提供了一种基于有源整流的飞机地面静变电源，包括有源整流器和400hz逆变器，通过该有源整流器能够实现恒定和更高的母线电压控制，而通过该400hz逆变器能够实现更高的变压器变比，从而降低igbt和滤波电感电流需求。

在本实施例中，如图2所示，所述有源整流器由滤波电容cf、滤波电感lf、第一igbt及母线电容cdc组成的一个三相半桥全控型整流电路，该电路衍生于基本的boost斩波电路，且该电路的调制信号采用矢量控制(即空间矢量调制技术)或spwm控制(即spwm调制技术)，可实现以下效果：(1)高功率因数，可接近1；(2)小电网电流thd，额定功率下<3％；(3)全电网电压输入范围内保持直流母线电压恒定。

有源整流器的具体电路拓扑结构如下：

包括三相输入端、滤波电容cf、滤波电感lf和第一igbt，该三相输入端连接至电网电压，且三相输入端的三相中各相均串接有滤波电感lf，各个滤波电感lf的另一端串接至第一igbt且三相输入端的三相与滤波电容cf连接，其中，所述滤波电容cf包括三个电容，三个电容依次串接连接并呈环状结构，环状结构的各个节点分别连接至三相输入端的三相；所述第一igbt的输出端(即母线电压)并联有母线电容cdc；通过三相全控整流桥和网侧的滤波电感lf能够使电网侧电流达到近似的正弦波形，从而能够有效改善电能质量。

其中，第一igbt采用如下电路设计：所述第一igbt包括三个半桥臂，三个半桥臂呈并联连接且各半桥臂均包括串接连接的两个功率器件，所述三相输入端的三相均连接有滤波电感lf，各个滤波电感lf的另一端分别连接至各个半桥臂的两个功率器件之间。具体的，第一半桥臂中串接有功率器件t1和功率器件t2，功率器件t1和功率器件t2之间对应电网电压的a相；第二半桥臂中串接有功率器件t3和功率器件t4，功率器件t3和功率器件t4之间对应电网电压的b相；第三半桥臂中串接有功率器件t5和功率器件t6，功率器件t5和功率器件t6之间对应电网电压的c相。

在本实施例中，如图3所示，所述400hz逆变器由母线电容c*f、第二igbt、滤波电感l*f、隔离变压器tf*及滤波电容c*dc组成一个三相全桥全控型逆变电路；该电路衍生于基本的buck斩波电路，采用单极性倍频spwm调制，由于上述的有源整流器可实现恒定和更高的母线电压控制，该400hz逆变器采用单极性倍频spwm调制，spwm信号的生成方法可以是模拟电路、专用集成芯片或者微处理器生成，spwm信号所产生的spwm波可对该400hz逆变器中的第二igbt通断进行控制，可实现如下效果：(1)母线电压的提高，可实现更高的变压器变比，从而降低igbt和滤波电感电流需求；(2)母线电压的恒定，使隔离变压器在设计时不需考虑母线电压的变化，从而获得全电网电压范围内更高的运行效率。

400hz逆变器的具体电路拓扑结构如下：

包括三路逆变输出电路，各路逆变输出电路并联连接于第一igbt的输出端上(即母线电压)，令三路逆变输出电路分别为1号逆变输出电路、2号逆变输出电路以及3号逆变输出电路。

1号逆变输出电路包括第二igbt和隔离变压器tf1，该第二igbt的输入端连接于第一igbt的输出端且并联有母线电容c1dc，第二igbt的输出端与隔离变压器tf1之间串接有滤波电感l1f，且隔离变压器tf1的输出端并联有滤波电容c1f，隔离变压器tf1的输出端能够输出115v/400hz的电压，其中，该第二igbt包括两个半桥臂，两个半桥臂呈并联连接且并联的两端连接至第一igbt的输出端；第一半桥臂包括串接连接的功率器件t11和功率器件t12，第二半桥臂包括串接连接的功率器件t13和功率器件t14，隔离变压器tf1的输入端中一端连接至功率器件t11和功率器件t12之间且该端串接有滤波电感l1f，另一端连接至功率器件t13和功率器件t14之间。

2号逆变输出电路包括第二igbt和隔离变压器tf2，该第二igbt的输入端连接于第一igbt的输出端且并联有母线电容c2dc，第二igbt的输出端与隔离变压器tf2之间串接有滤波电感l2f，且隔离变压器tf2的输出端并联有滤波电容c2f，隔离变压器tf2的输出端能够输出115v/400hz的电压，其中，该第二igbt包括两个半桥臂，两个半桥臂呈并联连接且并联的两端连接至第一igbt的输出端；第一半桥臂包括串接连接的功率器件t21和功率器件t22，第二半桥臂包括串接连接的功率器件t23和功率器件t24，隔离变压器tf2的输入端中一端连接至功率器件t21和功率器件t22之间且该端串接有滤波电感l2f，另一端连接至功率器件t23和功率器件t24之间。

3号逆变输出电路包括第二igbt和隔离变压器tf3，该第二igbt的输入端连接于第一igbt的输出端且并联有母线电容c3dc，第二igbt的输出端与隔离变压器tf3之间串接有滤波电感l3f，且隔离变压器tf3的输出端并联有滤波电容c3f，隔离变压器tf3的输出端能够输出115v/400hz的电压，其中，该第二igbt包括两个半桥臂，两个半桥臂呈并联连接且并联的两端连接至第一igbt的输出端；第一半桥臂包括串接连接的功率器件t31和功率器件t32，第二半桥臂包括串接连接的功率器件t33和功率器件t34，隔离变压器tf3的输入端中一端连接至功率器件t31和功率器件t32之间且该端串接有滤波电感l3f，另一端连接至功率器件t33和功率器件t34之间。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。