白杰

【摘 要】本文简要介绍了某型3KVA航空静止变流器的基本工作原理。

【关键词】变流器；原理

航空静止变流器是航空电源系统的二次电源，其发展方向是高功率密度、高变换效率、高可靠性、高维修性和高电能质量。常见的应用是把一次电源的直流电网电压28V变换成频率为400Hz的115V交流电压供给机载设备使用。目前，比较成熟并且常用的方案是采用两级式结构，即前级采用DC-DC变换器，后级采用DC-AC变换器。

1.航空静止变流器原理简介

现以3000VA的静止变流器为例，对目前航空电源系统常用的静止变流器的原理进行介绍。静止变流器的A、B、C三相的基本原理相同，由直流变换部分、逆变部分将DC28V转换为115V/400Hz单相正弦交流电，再通过相控部分，将相序调整成标准的三相115V/400Hz交流电。每个单相的变流器主要由五大部分组成。

1.1直流变换单元

直流变换是将28V的直流低压变换为185V的直流高压。直流变换单元由缓冲电路，比例驱动电路、单端反激功率变换电路组成。缓冲电路是一个晶体管互补电路，缓冲电路的基本工作原理是利用电感电流不能突变的特性抑制器件的电流上升率，利用电容电压不能突变的特性抑制器件的电压上升率；比较驱动电路的激磁电流与晶体管的输出电流成正比，这对于提高开关速度，降低功率晶体管的损耗极为有利。综合电流反馈和检测的综合电压反馈信号送至控制板进行综合处理后，再送至缓冲电路一串脉冲调制信号。无论输入电压在很大范围内变化或负载从空载到满载的范围内变化，输出的直流高压的变化范围均在很小的范围内变化，以保证直流高压的稳定性。

1.2逆变换单元

逆变换单元由逆变换电路和逆变换驱动电路组成。逆变换主要由四只晶体管组成一个三态桥电路。其中两只晶体管在高频脉冲下工作，另外两只晶体管工作在400H自动方波开关状态。当对应的两只晶体管导通时，形成波形的正半周期，另外两只导通时，形成波形的负半周期。经过L-C滤波，便得到符合要求的正弦波。逆变换每只晶体管均有一个驱动电路，四个基本相同的驱动电路构成了逆变换的驱动电路。驱动信号来自控制板，当控制信号为低电平时振荡器产生高频振荡由变压器传输，经整流后获得不一定的功率，最后经互补输出电路输出到三态桥电路一串脉冲信号，该信号与控制板的输出信号相位相差180°。

1.3内部供电单元

DC 28V输入电压变换为不受输入电压控制的稳定的DC 11V电压，向内部电源的逆变电路供电，经变压器推挽振荡，在变压器的副边输出5组各±7.4V的电源，分别送到变流器的各个用电部分。

变流器的内部供电是由集成电路组成一个振荡器，与晶体管共同构成一个开关稳压电源，经功率管获得一定的功率后，输出稳定的约11V的电压。该电压供给推挽振荡器，在变压器的副边得到五组电压，并经整流后得到五组±7.4V的直流电压，分别向变流器各部分电路供电。由于系统的反馈作用，11V的电压几乎不随电源电压而变化，但能根据负载的变化自动调整电压值，以满足整机在各种运行状态下的需要。调整电位器电路中的电位器可以调节11V电压值，从而可调节直流变换的输出电压值。同时变流器的交流输出电压也会发生改变。

1.4故障信息处理单元

故障信息处理单元就是将故障信号输出处理的单元。故障处理单元是由故障判别电路和故障输出电路组成。当变流器的输出电压正常时，内部变压器传输的电压可以维持故障判别电路的晶体管导通，故障信号是否显示是由故障输出电路的晶体管是否导通来决定的。当故障判别电路的晶体管导通时，导致故障信号输出晶体管截止，故障显示电路处于开路状态而不显示。当输出电压异常时（如无输出），故障判别晶体管因基极无信号而截止，故障显示电路晶体管导通，故障指示灯有电流流过，故障指示。

1.5控制单元

控制单元是单相变流器的控制中心，进行直流变换的脉宽调制，逆变换脉调制，整机的保护以及反馈信号的综合处理控制单元分为控制直流变换部分和控制逆变换部分。它们有两大功能，即脉冲调制和保护功能。直流变换部分的保护功能有：输入电压的欠压、过压保护，直流变换功率管过热保护，保护方式是以停止直流变换来实现的。逆变换部分具有的保护功能为：输出频率过高、过低保护、输出电压过高保护，其保护的方式是以停止逆变换的方式实现的。其脉冲调制均利用电流控制二态调制技术来实现。最后经接口电路输出一串受控制的有序的高频调制脉冲分别送至直流变换和逆变换的驱动电路。

2.结束语

随着飞机性能的提高和用电设备的不断增加航空静止变流器的应用越来越广泛。应用的广泛性，为航空静止变流器技术的迅猛发展奠定了基础。目前研制的航空静止变流已经是由高频隔离变换器和逆变器组成，逆变器采用级联技术，由4台逆变桥的输出级联得到系统输出，对应由4台高频直流变换器提供4台逆变桥所需的隔离直流电源。这种新型的航空静止变流器采用分布式电能变换方法，用一种较简单的积木式结构实现了电压的转换。目前这种具有高性能、高效率、轻量化、小型化及电气性能好等特点的静止变流器作为常用的二次能源。具有广阔的应用前景。

【参考文献】

[1]刘大刚.500VA航空静止变流器的研制.南京航空航天大学.

[2]沈萍.航空静止变流器DC/DC级的研究.南京航空航天大学.