基于SVPWM的航空高功率因數(shù)整流器設計

現(xiàn)代飛機越來越多地采用電力作動技術，大量先進機載用電設備的應用使得飛機供電系統(tǒng)容量迅速增加。傳統(tǒng)的變壓整流器和非線性負載的大量使用使電網(wǎng)中電流諧波含量較高，對飛機供電系統(tǒng)和供電質量造成很大影響。消除電網(wǎng)諧波污染、提高整流器的功率因數(shù)是電力電子領域研究的熱點。空間矢量PWM(SVPWM)控制具有直流側電壓利用率高、動態(tài)響應快和易于數(shù)字化實現(xiàn)的特點。本文采用空間矢量技術對三相電壓型整流器進行研究，使其網(wǎng)側電壓與電流同相位，從而實現(xiàn)高功率因數(shù)整流。

1 空間矢量控制技術
SVPWM控制技術通過控制不同開關狀態(tài)的組合，將空間電壓矢量V控制為按設定的參數(shù)做圓形旋轉。對任意給定的空間電壓矢量V均可由這8條空間矢量來合成，如圖1所示。任意扇形區(qū)域的電壓矢量V均可由組成這個區(qū)域的2個相鄰的非零矢量和零矢量在時間上的不同組合來得到。這幾個矢量的作用時間可以一次施加，也可以在一個采樣周期內(nèi)分多次施加。也就是說，SVPWM通過控制各個基本空間電壓矢量的作用時間，最終形成等幅不等寬的PWM脈沖波，使電壓空間矢量接近按圓軌跡旋轉。主電路功率開關管的開關頻率越高，就越逼近圓形旋轉磁場。

為了減少開關次數(shù)，降低開關損耗，對于三相VSR某一給定的空間電壓矢量，采用圖2所示的合成方法。在扇區(qū)I中相應開關函數(shù)如圖3所示。零矢量均勻地分布在矢量的起、終點上，除零矢量外，由V1、V2、V4合成，且中點截出2個三角形。一個開關周期中，VSR上橋臂功率開關管共開關4次，由于開關函數(shù)波形對稱，諧波主要集中在整數(shù)倍的開關頻率上。