飞机直流母线变换器的关键技术研究

针对飞机高压直流母线至低压直流母线变换的需求,对电源变换器的关键技术进行论述。采用倍流整流来满足大电流应用需求,采用外加延时电路来提高移相控制芯片的抗扰性,通过限制功率管并联电容的容量来抑制功率管的轻载损耗。通过对磁集成电感和分离电感的建模分析,确定分离电感更适合于倍流整流电路。通过对同步整流和肖特基二极管整流的对比分析,确定肖特基二极管整流在效率方面的劣势并不明显,但在可靠性方面的优势却较为显著。实测结果表明:电源变换器可实现4kW输出功率;对于倍流整流电路,采用分离电感的体积小于集成电感;相对于同步整流驱动易受干扰,肖特基整流可靠性更高。     

磁阻旋转变压器位置检测的电磁干扰抑制方法

由于航空发动机用高速起动发电机电感低、频率高,控制器对起动发电机进行控制时会对磁阻旋转变压变压器产生干扰。为保证良好的位置检测,需对电磁干扰进行抑制。通过对磁阻旋转变压器的磁场耦合和电场耦合电磁干扰的分析,确定了减小旋转变压器绕组匝数的磁场耦合干扰抑制策略,和在磁阻旋转变压器输出参考地与机壳地间添加电容的电场耦合抑制策略。采用锁相环来对位置角度信号进行平滑,构建了锁相环环路特性分析模型,提出了锁相环的参数确定方法,并对锁相环造成的相位超前进行补偿。采用中值滤波来对位置角度信号的尖刺进行滤波,提出了无需排序运算的中值滤波算法,并对中值滤波造成的相位滞后进行补偿。实测结果表明:所提出的磁场干扰抑制策略、电场干扰抑制策略、锁相环滤波算法和中值滤波算法有效可行。     

基于开关电源的三相电磁干扰滤波器

为了抑制三相开关电源注入电网的电磁干扰(EMI),提出了三相EMI滤波器的设计方法。构建了三相共模、差模滤波器的理想等效电路,并分析了高频对理想等效电路的影响;确定了基于参数矩阵的插入损耗表达式,并在理想和高频情况下,分别推导出共模、差模滤波器的参数矩阵。根据电网侧负载阻抗和开关电源侧源阻抗的特性,分析了插入损耗与频率的关系;由于高导软磁铁氧体具有旋磁频率极限和非线性磁滞回线,分析了二者对共模电感的抑制作用和共模插入损耗的影响。根据相关标准及抑制效果要求,确定三相EMI滤波器的参数。实验结果表明:插入三相EMI滤波器后,开关电源的噪声峰值得到约21 d B的抑制。     

有源模拟滤波器的MATLAB辅助设计方法

在简要概述传统有源模拟滤波器设计方法的同时给出利用MATLAB进行有源模拟滤波器设计的方法,通过对有源模拟滤波器两种设计方法关键步骤的比较,给出了MATLAB能有效地简化有源模拟滤波器设计的结论。结合有源模拟滤波器的特性,给出了零极点分配原则和级联原则;同时介绍了如何用MATLAB给出滤波器总体和局部幅/相频特性,为滤波器调试提供了参考。通过设计实例,验证了本文提出的设计方案的便捷性、直观性、可行性。     

几种放大器的程控增益电路设计

对直流放大器、音频功率放大器和宽带放大器设计时的主要难点进行了分析,给出了对相应的运放参数及类型的要求．结合3种放大器各自的特点,设计了相应的由DAC0832衰减器、X9C503数字电位器和AD603集成压控增益运放为核心构成的一种程控增益控制方案,使得采用数字化手段控制模拟量放大成为可能．     

飞机直流母线变换器的输入电磁干扰滤波器设计

针对飞机直流270 V至直流28 V电源变换器的应用需求,分析了电源变换器输入端的传导及辐射电磁干扰源.通过对电源变换器的电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）频谱进行分析,确定了滤波器的参数.为了抑制滤波器振荡,提出在差模电感两端并联电阻电感网络的方法,替代使用液态铝电容的传统方法,提升滤波器的可靠性.根据差模电感中电流直流分量远高于交流分量的特点,提出采用扁铜漆包线来实现绕组的方法,使差模电感的体积降低.根据锰锌铁氧体低频磁导率高,镍锌铁氧体高频磁导率稳定的特点,提出双磁芯共模电感的设计方法,实现共模电感宽频率和小体积.实测结果证明输入电磁干扰滤波器可使电源变换器符合GJB 151中CE102要求.     

活塞发动机的永磁起发电机无位置传感器控制技术

针对活塞发动机起动静力矩大、转动惯量小，高速工作时活塞发动机油门响应慢，转速波动大，匹配的外转子永磁起发电机低电感、高频率、无位置传感器，提出基于数学模型与锁相环相结合的无位置估算策略。起动时采用单级锁相环进行转速和位置估算，通过锁相环的高环路增益设计来保证位置估算的快速性。利用发动机惯量小的特点，通过施加随机力矩，使发动机获得较高加速度，产生较高反电势，最终使锁相环快速进入稳定工作状态。通过对角频率进行正向补偿和对正负相频率进行差异限幅，实现反转起动抑制。发电时采用快速稳速内环与慢速稳压外环相结合的控制策略。发电位置与转速估算采用两级锁相环实现，第一级锁相环通过高环路增益设计保证快速性，满足宽转速范围应用需求；第二级锁相环利用第一级锁相环输出的角频率，通过低环路增益设计，实现位置信号计算的精确性。实测结果表明，起动时，在任意发动机静止位置，控制器仅输出2 Nm对应的三相电流，就可实现最大5 Nm阻力矩的发动机正转起动；发电时，转速稳定精度可达±30 r/min,电流频率上限为1 kHz。所提出无位置传感器控制方法适合增程式无人机用活塞发动机。     

基于DSP+FPGA的三相交流发电机功率因数确定方法

针对三相交流发电机运行状态分析及故障快速保护需求，研究三相交流发电机功率因数在DSP及FPGA平台下的快速确定方法。结合抗干扰的需求与DSP及FPGA算法实现的差异，对三相交流发电机功率因数的确定在两个平台上进行算法分析。根据DSP无法直接进行根号运算的特点，提出基于近似计算的方式对发电机功率因数进行确定的方法；根据FPGA难以进行根号、除法运算的特点，提出基.于锁相环的方式对发电机功率因数进行确定的方法。理论分析与仿真结果表明，通过DSP计算的发.电机功率因数角小于40°时，误差低于06%，在相电压与相电流存在高频干扰信号的条件下，通过FPGA所确定的发电机功率因数误差为006%，则所提出的基于DSP+FPGA功率因数确定方法有效可行。