多電飛機是飛機發(fā)展的趨勢，由于增加了發(fā)電機在伺服和調(diào)速中的應(yīng)用，這樣將需要從幾千瓦到幾百千瓦的高功率密度的發(fā)電機和電驅(qū)動裝置。電驅(qū)動裝置一般都具有整流環(huán)節(jié)，將主電源變換為直流電，然后經(jīng)驅(qū)動器帶載直流發(fā)電機或者交流發(fā)電機。整流電氣元件本身及其負(fù)載的非線性，會導(dǎo)致機載交流電源出現(xiàn)大量諧波，污染網(wǎng)側(cè)電源，降低電源的功率因數(shù)，影響電氣設(shè)備性能。

目前，恒速恒頻發(fā)電機是現(xiàn)代飛機主電源系統(tǒng)的主流構(gòu)型，其他形式的電能多由115V/400Hz主電源經(jīng)電源變換得來。傳統(tǒng)的電力變換裝置采用三相不控整流橋，將交流電整流為直流，此種方式利用二極管的單相導(dǎo)電性進行電壓自然換向，實現(xiàn)起來簡單方便，可靠性高，但電源利用率低，且會在交流輸入端產(chǎn)生大量的諧波，諧波含量達(dá)30%以上，嚴(yán)重影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。

在多非線性負(fù)載同時工作的情況下，該型整流器基本不具備實際應(yīng)用價值。目前，在B787，A380等機種應(yīng)用較為先進的脈沖變壓整流器（一般為18脈及更高次脈沖變壓整流器），可大大抑制整流器對交流網(wǎng)側(cè)的諧波干擾。該型脈沖變壓整流器采用純模擬電路實現(xiàn)，不需要儲能裝置，可靠性高，若脈沖次數(shù)越多，則諧波抑制效果越好。

相應(yīng)地，變壓器電磁設(shè)計難度越大，整流管個數(shù)越多，整個整流器結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，且變壓器一經(jīng)繞制，變比就是確定的，其直流輸出不具備調(diào)節(jié)功能，適用面窄，靈活性差，在需要進行直流輸出電壓提升時，需額外增加DC/DC變換單元。另外，發(fā)電機電壓波動會直接傳遞到整流器后級，疊加到直流輸出，影響電源系統(tǒng)整體性能。

本文針對某AC-DC-AC型電力變換器的前級整流環(huán)節(jié)，采用不控整流橋，針對將115V/400Hz輸入變換為270V直流電，經(jīng)逆變橋后帶載感應(yīng)發(fā)電機工作時對交流電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重諧波污染、功率因數(shù)較低的問題，展開改進方案研究，提出了一種新型高功率因數(shù)可控升壓整流器，并結(jié)合整個系統(tǒng)進行建模仿真。

通過對比不控整流橋，從仿真層面驗證了采用改型可控升壓整流器對交流網(wǎng)側(cè)諧波干擾較小，功率因數(shù)高，具有一定的通用性等方面的優(yōu)越性。

圖1 可控升壓整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖7 可控升壓整流器仿真模型

結(jié)論

本文針對航空電力變換器采用不控整流橋帶來輸入側(cè)諧波污染的問題，開展了改進研究，提出了一種航空用高功率因數(shù)可控升壓整流器。在Matlab/ Simulink環(huán)境下對采用可控升壓整流器的AC-DC- AC型電力變換裝置帶載感應(yīng)發(fā)電機進行系統(tǒng)建模仿真，驗證了在AC-DC-AC的整流環(huán)節(jié)采用可控整流器，相較于不控整流，網(wǎng)側(cè)電壓、電流諧波減小明顯，功率因數(shù)明顯提高，對未來多電飛機用航空整流器設(shè)計具有很好的指導(dǎo)意義。