二．电源系统的配置和变换器的组件结构 1 VSCF系统的配置 § 7-4 PWM AC-DC-AC VSCF 三．PWM VSCF电源的控制 2 变换器的组件结构 1 控制器的构成与控制功能 2 VSCF的故障分析 3 控制器的跳闸故障保护 4 跳闸故障的定位 5 VSCF电源的自检测BIT 6 VSCF电源的并联运行 )1)(1( 11 oo in on f nf f nf U U ?+ = ? ? （2）频谱特性 基波和5次以下谐波放大 7次以上↓ 与LC体积重量的关系: fo大，体积、重量小。 1 5.4 ff o = 4. 输出滤波器 （1）作用：低通，降低THD （3）滤波器电流电压矢量关系 阻性负 感性负 ??? += cLi UUU ??? += ocL III 空 I C . U L . U i . U O . U L . U i . I C . U O . I R . U L . I C . I . U O . U . . I RL （4）直流环节电压： ?空载时比高，有利降低。 o U i U ?负载越大，↑ ?负载功率因数越低，↑。 DC U 逆变器容量增大 （5）逆变器容量： L：增加了。 C：增加了I。 DC U DC U i U （6）对输出电压不对称度的影响 L大，不好。 LC设计的要点：由开关点和THD确定。o 综合考虑输入电压、inv容量、电压不 平衡，短路电流大小。 f （7）对短路电流的影响：L大，较好。 （8）动态特性 二阶环节： 22 2 +2+ = )( )( nn n i o s s sU sU R CL LC n 2 / = 1 = 阻尼系 负载大，R小，ζ大 额定负载：ζ<0.5 逆变器本身阻尼特性较差。 R负载：阻尼。 空载：振荡。 5．NFT （1）功能：形成中点，提高带不平衡负载能力。 （2）结构： 自耦式变压器1:1 ：对称负载下不传递功率。 只流过不平衡电流，体积重量小 不用双绕组：传递全部功率、隔离。 三相E型铁芯：不用变压器组 为改善不对称负载 三相电压对称性 （3）单相负载时的电压电流显示 0== = ???? cbLda IIII 3/ 3/ 3/ = 1 1 1 1 1 3 1 = ? ? ? ? 2 2 ? 3 ? 2 1 Ld Ld Ld c b a a a a I I I I I I I I I ??? j 3 2 = ?对称分量法： ?原边电流：变压器原边无中线，无零序电 3/-=+= 3/-=+= 3/2=+= ?? 2 2 ? 1 ? ?? 2 ? 1 2 ? ?? 2 ? 1 ? LdaaC LdaaB LdaaA II I I II I I IIII ?绕组中的电流：有零序电流。 3/=== ?? 3 ? 2 ? 1 LdNNN IIII 中点偏移：导致输出电压不对称 += += = ?? oFeocuo ooo ooo rrr jxrZ IZU ?零序阻抗和零序电势。 零序电流在零序阻抗上产生零序压降，并叠加在变 压器对称的电势上 （4）电压不平衡指标 1/6 不平衡： 1/3 不平衡： %100× - =% _ _ max U UU U {})(),(),(max abcacabcbcab θθθθθθθ ???=? N I D 5.1±≤?θ N I %5.1% <?u %0.3%<?u D 5.2±<?θ 相位不平衡 电压不平 ?芯式铁芯，零序磁通走漏磁路径。 ?富铁贫铜，减小N小漏磁小。 ocu r ?低损耗铁芯：减小 oFe r ?采用曲折接线： 零序磁通相互抵消 代价：匝数增加15.5%。 ?分层同芯式并绕，紧耦合。 减小漏磁 （5）减小的措施 o Z （6）NFT的设计考虑 ?结构 ?绕组截面积： 长期工作电流按最大不对称负载要求确定； 短时：短路电流。 减小 ocu r （1）驱动要求： . GTR饱和导通，可靠截止。 . 快速开关功率管。 . 电气隔离。 （2）典型驱动电路的构成。 （3）工作原理 Ⅰ.开通过程 Ⅱ.关断过程 6. 功率管驱动电路 7．直流分量调节 ?直流分量产生的原因：导通压降、开关时间。 ?直流分量的危害：NFT不隔直，NFT和设备饱和。 工作电流加大，波形畸变。 ?直流分量调节：检测、修正 8．逆变器过流限制 ?晶体管过流能力差。 ?要有快速电流限制（能不能保护？）。 ?方法：磁环电流检测、比较、关断功率管。 思考： VSCF电源系统的外特性：输出电流限制与逆变器控制 电路限流的区别？ 有效值，过热限流； 瞬时，输出短路、过载时。 二．电源系统的配置和变换器的组件结构 1 VSCF系统的配置：灵活，多种方式 B737、F—20：整体 AV—8B：20KVA Cen和Con一体，GCU另设。 F—16：10KVA 三个部件。 （1）组合式（一个组件） Gen、Con、GCU组合一体 优点：变换器可与发电机一起采用油冷，冷却效果好。 B737—400 缺点：悬挂力矩大。 变换器、GCU工作环境（机械、热、化学）差。 使用不便。 （2）发电机、变换器组合、控制器另设。AV—8B 保留（1）的优点，缺点有所缓解。 （4）BLDCG、INV、GCU 优点： Gen到INV的馈电线重量轻15%； 直流输电线压降小（∵无感抗），可减小电机体积重量。 无组合式的缺点。 缺点： 电机的运行状态不易检测，要有专门的检测线。 直流馈线短路后果严重。 不易实现S/G。 （3）Gen、Con、NFT、GCU四个部件 优点： NFT在调节点附近，电源中线短，减小了电压不 平衡，（1）的缺点清除。 （5）BLACG、Con、GCU三个部件 ?优点：无（1）、（4）的缺点。 ?缺点：发电机馈电线重量大；总体体积重量大。 ?减轻馈电线重量的方法。 双线馈电，重量可减轻15% （集肤效应，单线比双线重）。 双压系统：Gen 230V，INV降压 （6）其他 BLACG，功率部件，filter+NFT，GCU四个部件。 2. 变换器的组件结构 变换器组件化、模块化，组件间的布置。 （1）合理结构设计需考虑的因素 ?发热布局与散热效果； ?抗振性：电连接件的抗震性、最少连接。 ?使用维护性：可测性、测试点。 （2）组件化设计 ? DC filter ? power pole：GTR、续流D、整流D、Driver。 ? Lf 与CT ? Cf与EMC ? NFT （3）组件的组合 ?考虑因素： 体积重量，最佳电路连接，发热大小，耐热能力。 ?原则： ①按损耗大小归类。 ②按允许工作温度归类。 ?组件的损耗和工作温度特性。 （4）组件式结构的优点 ?提高可靠性：散热布局合理，连接点少。 ?提高维修性：判断故障简单，更换简单。 ?形成标准件体系：便于生产，便于扩容。