高压直流航空电源系统中静止变流器DC/DC级研制

高压直流航空电源系统具有电网重量轻、易于实现冗余与不中断供电以及二次电源功率密度高等特点,近年来成为国内外研究的热点。针对该电源系统研制高效率、高功率密度和高可靠性的静止变流器具有重要意义。 本文回顾了航空电源和航空静止变流器的发展现状,采用三个单相静止变流器来组合得到三相静止变流器,其优点是易于实现模块化和带不平衡负载。单相静止变流器采用两级式结构,前级为DC/DC级,将270V直流变换为180V直流,并实现电气隔离,后级为DC/AC级,将180V直流逆变为115V/400Hz交流。 本文主要研究单相静止变流器的DC/DC级,它采用加箝位二极管的移相控制ZVS PWM全桥直流变换器。该变换器具有开关管电压应力低、实现软开关容易、副边整流管没有电压尖峰等优点,适合中大功率场合。论文介绍了该变换器的工作原理和特点,详细给出了1kW原理样机的工程实现方法,包括主电路功率器件的选取、磁性器件的制作和控制保护电路的参数设计等。 本文还对变换器的损耗进行了详细分析,包括开关管、快恢复二极管、变压器和电感等元器件的损耗机理及其损耗计算方法,并用数学软件Mathcad建立了损耗的数学模型,给出了损耗分布情况及变换器效率。损耗分析将对ZVS PWM全桥直流变换器的设计和优化具有重要指导意义。 论文的最后,给出了1kW DC/DC级的仿真分析和工程样机实验结果,验证了理论分析和工程设计的正确性。