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400Hz静变电源在坦克火控系统中的应用分析

文章来源:365bet手机客户端公司,时间:2017-08-29 09:34    点击量:

    目前装甲车辆中多采用旋转变流机为火控系统提供36 V/400 Hz三相交流电源.这种供电方式的缺点是:电能转换效率低,工作噪声大.随着电力电子技术和功率开关器件的发展,静变电源已经作为一种替代性供电方式应用到装甲车辆中.

400Hz静变电源在坦克火控系统中的应用分析
    365bet手机客户端团队在一款装甲车静变电源开发过程中采用单向电压源高频脉冲直流环节365bet手机娱乐场技术的火控系统三相交流软开关静变电源的设计过程.该365bet手机客户端的特点是:无旋转部件,噪声低;采用高频电力变换技术减小了静变电源本身的体积与重量;在电力变换的主电路环节应用软开关技术使得静变电源的电磁兼容性得到进一步的改善.

    静变电源系统原理图单相365bet手机娱乐场模块原理框图1、变电源结构与主电路设计上图1为采用该结构静变电源的原理框图.每相逆变模块相互独立,区别在于各模块控制电路中基准正弦波存在120°的相位差.3台单相逆变模块的地线连在一起作为中线输出.这种三相交流静变电源的优点是:具有较强的带不平衡负载的能力;每相可分别独立控制,控制电路简单;实现了模块化结构,系统可靠性高.

    上图2为高频脉冲直流环节单相36 V/400Hz软开关逆变器结构框图.功率变换级为:蓄电池直流输入-DC/DC斩波一高频脉冲直流电-DC/AC逆变-36 V/400 Hz交流电.

    根据原理框图设计的软开关逆变器主电路如图3所示.采用由开关管S1、 S2组成的双管正激电路作为DC/DC环节的主电路拓扑,实现中间环节的电压匹配和产生脉冲直流电压.高频变压器作为中间环节实现了输入与输出的隔离,拓展了逆变器的应用范围.

    DC/AC环节采用全桥电路作为主电路拓扑.DC/DC变换器输出的uCD为占空比一定的脉冲直流电,在脉冲电压uCD为零阶段控制桥臂上开关管Q1~Q4的开通与关断,以保证在源漏极电压为零的情况下实现开关管的通断转换,从而可靠实现零电压开关.控制逆变桥臂开关管的开关时序,在两桥臂中点产生输出电压 uAB ,经LC输出滤波环节后形成400 Hz单相交流电 uo.

    软开关365bet手机娱乐场主电路为达到软开关的要求,逆变桥臂上开关管控制脉冲的切换点在时间轴上是不连续的,因此采用离散脉冲调制(DPM)方式.图4为离散脉冲调制下的逆变桥工作原理图.逆变桥的工作状态如下(由A到B为正方向):将电流反馈信号if与电流给定信号ig(400 Hz正弦波信号)进行比较.

    当if超过滞环下限ig-a时,Q1、Q4导通,输出调制电压uAB等于uCD,输出电流iL上升,此状态称为+1态,即直流电压供电状态;当 ,在滞环范围( ig-a,ig+a)以内时,Q2、Q4导通,Q1、Q3断开,桥臂中点输出电压uAB等于0,输出电感电流iL经过D2、Q4或者D4、Q2进行续流,iL下降,此状态称为0态,即续流状态;当if超过滞环上限 ig+a时,Q2、Q3导通,输出电压uAB等于-uCD.输出电流iL反向增大,此状态称为-1态.因此,两桥臂中点电压就有uCD、-uCD、0三种状态.

    逆变桥三态离散脉冲调制原理图2、高频脉冲直流环节静变电源控制策略单相逆变模块的DC/DC变换环节采用输入电压前馈控制,蓄电池输入电压以及负载的变化影响PWM 控制芯片输出的占空比,从而保证DC/DC变换环节输出脉冲电压平均值的稳定.

    为克服正激电路占空比不能过大的缺陷,逆变器中增加了由开关管Sr和高频电解电容C1组成的吸收电路实现占空比扩展,其控制脉冲相对于开关管S1和S2的控制脉冲延时导通并延时关断.在S1和S2关断期间,由于Sr的延时关断,C1向全桥逆变环节放电,增大脉冲直流电压的占空比,提高电能转换效率.

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