航空三相PWM整流器及其故障診斷與容錯控制研究.pdf

1、變頻交流電源系統(tǒng)具有結構簡單可靠、效率高、發(fā)電機容量易于做大等優(yōu)點，在大型民用飛機中具有廣闊的應用前景。相比于傳統(tǒng)的無源整流方案，三相PWM整流器對電網諧波污染小、可實現單位功率因數，將其用于航空場合是未來的發(fā)展趨勢；但是全控器件的采用致使系統(tǒng)可靠性降低，制約其在航空領域的應用。因此，研究航空PWM整流器及其故障診斷與容錯控制策略具有重要意義。
　　本文首先介紹了航空PWM整流器的研究現狀與發(fā)展趨勢；闡述了三相橋式PWM整流器的數

2、學模型、dq旋轉坐標系下的雙閉環(huán) PI調節(jié)控制策略以及空間矢量脈寬調制方法，并對控制環(huán)路進行參數設計。研究了功率器件故障對三相橋式PWM整流器工作特性的影響，并根據故障特征對故障模式進行分類。通過詳細分析開關管開路故障時網側電流的畸變情況，提出一種基于網側電流相角的開關管開路故障診斷方法，并給出具體的實現和診斷參數選取方法。該方法能夠實現多管開路故障診斷，并具有軟件算法簡單、無需增加硬件電路、對瞬變狀態(tài)魯棒性高等優(yōu)點。對現有的故障容錯方

3、案進行了可行性分析，總結出四種適用于三相橋式PWM整流器的故障容錯拓撲。通過分析開關管開路故障對空間電壓矢量的影響，研究了一種基于PWM開關模式修正的軟件容錯算法，可有效降低網側電流畸變程度和直流側電壓脈動。最后，從可容錯故障類型、成本、容錯后系統(tǒng)性能等角度對可行的故障容錯方案進行了綜合評估。在理論分析的基礎上，設計并搭建了一臺5kW全數字控制的三相橋式PWM整流器原理樣機。實驗結果表明，系統(tǒng)在航空變頻電網輸入下工作性能滿足要求，所提出