本文關(guān)鍵詞：航空三相PWM整流器及其故障診斷與容錯(cuò)控制研究

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【摘要】：變頻交流電源系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、效率高、發(fā)電機(jī)容量易于做大等優(yōu)點(diǎn),在大型民用飛機(jī)中具有廣闊的應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)的無(wú)源整流方案,三相PWM整流器對(duì)電網(wǎng)諧波污染小、可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù),將其用于航空?qǐng)龊鲜俏磥?lái)的發(fā)展趨勢(shì);但是全控器件的采用致使系統(tǒng)可靠性降低,制約其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,研究航空PWM整流器及其故障診斷與容錯(cuò)控制策略具有重要意義。本文首先介紹了航空PWM整流器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì);闡述了三相橋式PWM整流器的數(shù)學(xué)模型、dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)控制策略以及空間矢量脈寬調(diào)制方法,并對(duì)控制環(huán)路進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。本文研究了功率器件故障對(duì)三相橋式PWM整流器工作特性的影響,并根據(jù)故障特征對(duì)故障模式進(jìn)行分類。通過(guò)詳細(xì)分析開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障時(shí)網(wǎng)側(cè)電流的畸變情況,提出一種基于網(wǎng)側(cè)電流相角的開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障診斷方法,并給出具體的實(shí)現(xiàn)和診斷參數(shù)選取方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)多管開(kāi)路故障診斷,并具有軟件算法簡(jiǎn)單、無(wú)需增加硬件電路、對(duì)瞬變狀態(tài)魯棒性高等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)現(xiàn)有的故障容錯(cuò)方案進(jìn)行了可行性分析,總結(jié)出四種適用于三相橋式PWM整流器的故障容錯(cuò)拓?fù)�。通過(guò)分析開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障對(duì)空間電壓矢量的影響,研究了一種基于PWM開(kāi)關(guān)模式修正的軟件容錯(cuò)算法,可有效降低網(wǎng)側(cè)電流畸變程度和直流側(cè)電壓脈動(dòng)。最后,從可容錯(cuò)故障類型、成本、容錯(cuò)后系統(tǒng)性能等角度對(duì)可行的故障容錯(cuò)方案進(jìn)行了綜合評(píng)估。在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并搭建了一臺(tái)5k W全數(shù)字控制的三相橋式PWM整流器原理樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)在航空變頻電網(wǎng)輸入下工作性能滿足要求,所提出的故障診斷與容錯(cuò)控制方案有效。
【關(guān)鍵詞】：航空變頻電網(wǎng) 三相PWM整流器 開(kāi)路故障 故障診斷 故障容錯(cuò)控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-12
• 注釋表12-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題的研究背景及意義14-15
• 1.1.1 航空變頻電網(wǎng)14-15
• 1.1.2 故障診斷與容錯(cuò)控制15
• 1.2 航空PWM整流器研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 變換器故障診斷與容錯(cuò)控制研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 故障診斷技術(shù)18-19
• 1.3.2 故障容錯(cuò)技術(shù)19-21
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 三相橋式PWM整流器的數(shù)學(xué)模型與控制策略23-33
• 2.1 三相橋式PWM整流器的數(shù)學(xué)模型23-26
• 2.1.1 靜止坐標(biāo)系下的高頻數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.1.2 靜止坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.1.3 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.2 三相橋式PWM整流器控制策略26-29
• 2.2.1 dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙閉環(huán)控制26-27
• 2.2.2 空間矢量脈寬調(diào)制算法27-29
• 2.3 三相橋式PWM整流器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-31
• 2.3.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)29-30
• 2.3.2 電壓環(huán)設(shè)計(jì)30-31
• 2.4 仿真分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 三相橋式PWM整流器功率管故障診斷技術(shù)33-49
• 3.1 功率器件故障對(duì)整流器工作特性影響33-39
• 3.1.1 單個(gè)功率器件故障對(duì)整流器工作特性的影響33-35
• 3.1.2 多個(gè)功率器件故障對(duì)整流器工作特性的影響35-37
• 3.1.3 故障模式總結(jié)37-39
• 3.2 整流器開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障特征分析39-44
• 3.2.1 單個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障39-41
• 3.2.2 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流畸變情況的影響41-43
• 3.2.3 多個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)開(kāi)路故障43-44
• 3.3 基于電流相角的開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障診斷方法44-48
• 3.3.1 診斷原理與實(shí)現(xiàn)方法44-47
• 3.3.2 仿真分析47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 三相橋式PWM整流器功率管故障容錯(cuò)技術(shù)49-60
• 4.1 傳統(tǒng)容錯(cuò)方案可行性分析49-53
• 4.1.1 橋臂冗余型容錯(cuò)拓?fù)?/span>49
• 4.1.2 開(kāi)關(guān)冗余型容錯(cuò)拓?fù)?/span>49-51
• 4.1.3 三相四橋臂容錯(cuò)拓?fù)?/span>51-52
• 4.1.4 兩相四開(kāi)關(guān)容錯(cuò)拓?fù)?/span>52-53
• 4.2 基于PWM開(kāi)關(guān)模式修正的容錯(cuò)控制策略53-58
• 4.2.1 開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障對(duì)空間電壓矢量的影響53-55
• 4.2.2 PWM開(kāi)關(guān)模式修正方法55-58
• 4.2.3 仿真分析58
• 4.3 容錯(cuò)方案對(duì)比分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-72
• 5.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)60
• 5.2 硬件設(shè)計(jì)60-65
• 5.2.1 功率管選擇60-61
• 5.2.2 交流側(cè)電感61-63
• 5.2.3 直流側(cè)電容63-64
• 5.2.4 雙向晶閘管及其觸發(fā)電路64-65
• 5.3 軟件設(shè)計(jì)65-66
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析66-71
• 5.4.1 整流器工作性能實(shí)驗(yàn)66-68
• 5.4.2 故障診斷68-69
• 5.4.3 故障容錯(cuò)69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)72-73
• 6.1 本文工作總結(jié)72
• 6.2 下一步工作72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

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