某机载三相交流稳压电源的研制
来源： 作者： 发布时间：2015-02-06 06:04:51 浏览量：由以上分析可知，通过对输出电压进行采样闭环反馈控制导通占空比D的大小，自动改变N3线圈上电压的大小和相位，可实现输出电压的稳定。
2．2 电路参数选择
将L1和高频PWM斩波器支路等效为一电感Lx后，则图1电路为一线性电路，将其中的耦合电感L2，L3进行去耦等效，并忽略L4，C1滤波支路后，对等效电路运用基尔霍夫定律列回路方程可解得:
=
(3)
式中：Lm=Lx/(1－ω2C2Lx)。
由于Uin与Uout基本同相，故忽略两者的相位差可得：
|
|=·|
|(4)
式中：M=
为耦合电感L2，L3的互感。
根据式（4）所提供的输入和输出电压之间的函数关系式，即可根据系统需求确定L1、L2、L3，从而设计出满足性能要求的主电路。
在实际的电路参数选择中，为加快设计速度，提高设计质量，采用根据工程估算并结合仿真软件进行优化设计的方法。
根据以下原则估算L1，L2，L3等参数：
1)由电感L2，L3，C2等构成正弦能量分配网络，其自然谐振频率应设在输入源频率的1.3～2倍之间[3]，以保证源频率变化时对网络影响较小，在本设计中由于源频率为400Hz，故网络谐振频率应取为520～800Hz；
2)N3/N2是决定输入电压范围的主要参数，N3/N2过小时，输入电压的范围不够宽，N3/N2过大时，则导致系统的瞬态响应特性变坏，负载适应能力下降，实际的N3/N2取0.4～0.7，可获得良好的瞬态响应性能和负载特性等指标；
3)电路中由于谐波失真等指标的限制，L1不能过小。在实际的开关控制中，由于采用的是高频PWM斩波方式，输出的高次谐波只要用小容量的电容器C3即可消除。这样当源频率为400Hz时，取PWM开关频率为80kHz，主电路中L1=20mH时C3=0.1μF即可滤掉高频斩波器中的高次谐波；
4)在主电路中，N4和C1支路具有滤波和减少电流波形失真的功能。电容C1的取值不可过电感器厂家大。当C1值过分增大时，电路的调节极性将逆转，不再具有稳压功能。
2．3 电路计算机仿真
根据上述原则估算得出一组参数值后，在输出为AC36V400Hz50VA的条件下，运用“IsSpice4"模拟及数字混合电路仿真软件对主电路进行仿真。仿真电路如图2所示。
图2 主 电 路 的 仿 真 电 路 图
在仿真电路中，分别用电压源V2和V1等效输入源和PWM高频脉冲源，输出负载用一纯电阻等效。在输入分别为AC 29V 400Hz和AC 45V 400Hz的条件下，电路输入和输出的仿真波形如图3所示。
(a)输 入 为AC 45V 400Hz时 仿 真 波 形
(b)输 入 为AC 29V 400Hz时 仿 真 波 形
图3 仿 真 输 入 与 输 出 电 压 波 形
由以上仿真结果可以看出，当输入源从AC 29～45V 400Hz变化时，输出始终稳定在AC 36V 400Hz上。
3 结构设计
结构设计主要考虑机械强度和散热。本文介绍的三相交流稳压电源为箱体结构，变压器及电感安装在箱体上以加强机械强度和散热效果。控制电路为插件形式，提高了电路的互换性和可维护性。电气连接通过接插件和母板连电感器的用途接，接口的电气连接通过前面板航空连接器，实现机箱内外电气连接。锁紧装置将插件和机箱连为一起。
4 实验结果
由于高频PWM斩波调感式稳压电路具有各相电压可以分别调整的特点，故容易制成三相平衡式交流稳压电源。依据以上电路制成了总输出功率电感器生产为150VA 400Hz的三相交流稳压电源。其中，开关MOS场效应管使用了宇航级器件，PWM使用了军品883级器件，线性电感使用了环形带气隙的新型材料和特殊工艺。实测的三相交流稳压电源在输入分别为AC 29V 400Hz和AC 45V 400Hz的条件下输入和输出电压波形如图4所示。图5给出了在额定条件下对模压电感器输 出 进 行 快 速 傅 立 叶 变 换 （FFT） 所 得 的 频 谱 分 析 图 。
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