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1、本科毕业设计论文本科毕业设计论文题题 目目 PWMPWM 整流器仿真与分析整流器仿真与分析 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明本
2、人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识
3、到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要
4、、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文
5、须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要多电飞机技术使机载用电设备的种类和数量显著增加，对飞机供电系统的电能质量和功率密度等提出了更高要求。变频供电降低了系统复杂度和维护难度，提高了系统功率密度、可靠性和使用寿命，成为多电飞机的技术热点。本文设计了交-直-交功率变换器的整流级，实现在 360Hz800Hz 不同供电频率下的整流。针对变频供电，分析了整流器的性能需求，确定了整流器系统结构，建立了系统数学模
6、型。以 PWM 整流器为重点，设计了电压、电流的双环控制结构和控制参数，通过旋转坐标系下的前馈解耦控制，实现整流器的输入高功率因数，提高系统效率和直流环电压稳定性，并适应变频供电；建立了整流器的 Saber 软件仿真模型，对变频输入的整流器进行了仿真分析。理论分析、软件仿真实验结果表明，本文设计的整流器能够实现飞机变频供电下的起动和运行控制，输入级 PWM 整流使控制器稳态输入功率因数达到 0.95 以上，验证了设计的正确性和可行性。关键词：变频供电系统，PWM 整流，解耦控制ABSTRACTMore Electric Aircraft (MEA) has put forward more r
7、equirements on power quality and enegy density of airplane power supply system with power consumption equipments increasing. Variable frequency (VF) power system has no mechanical constant speed drive, which decreases the system complexity and maintenance difficulty, improving the system power densi
8、ty, reliability and service life, is becoming hot spot of MEA technology. In this paper, a rectifier is designed with AC-DC-AC mode VVVF converter. The controller makes equipments can start and operate well when powered by aircraft VF (360Hz800Hz) supply. According to the goals of variable frequency
9、 power supply, the requirements of the rectifier performance are analyzed, and a mathematical model is set up. Focus on PWM rectifier, the structure and parameters of voltage-current dual loops and decoupling control system are designed to achieve high power factor on the input side, and adapt to VF
10、 power supply at the same time. A Saber simulation model of the controller cascaded by rectifier is established. Theoretical analysis, software simulation show that the rectifier makes the equipments adapt to the VF-AC supply and start and operate well. The starting and operating impacts of motor on
11、 power system are reduced and the input power factor of controller can be up to 0.95 with the PWM rectifier. The results verify the correctness and feasibility of the design.Key words: VF power system, PWM rectifier, decoupling control目录目录摘要摘要IABSTRACTABSTRACT.II目录目录III第一章第一章 绪论绪论.11.1 研究背景及意义.11.2
12、国内外研究现状.31.3 研究内容和结构安排.5第二章第二章 PWMPWM 整流器工作原理及主电路拓扑结构整流器工作原理及主电路拓扑结构 .82.1 整流器基本工作原理 82.2 正弦脉宽调制技术 .112.3 整流器的数学模型 .152.3.1 三相静止坐标系下 VSR 数学模型152.3.2 同步旋转坐标系下 VSR 数学模型182.4 功率电路参数计算 .202.4.1 开关器件的选择202.4.2 交流测输入电感212.4.3 直流侧输出电容222.5 本章小结 .23第三章第三章 整流器控制结构整流器控制结构243.1 整流器的电流解耦控制 .243.2 电流内环控制器设计 .273
13、.3 电压外环控制器设计 .32第四章第四章 基于基于 SaberSaber 的的 PWMPWM 整流器电路仿真整流器电路仿真374.1 Saber 软件简介 .374.2 Saber 仿真模型 .374.3 仿真验证394.3.1 频率变化时仿真结果394.3.2 负载变化时仿真结果474.4 本章小结 .48第五章第五章 论文总结论文总结49参考文献参考文献.50致谢致谢.54毕业设计小结毕业设计小结.55第 1 章 绪论1.1 研究背景及意义飞机电源系统的主要功能是产生或存储机载用电设备所需的电能，以保证机上各种用电设备正常工作时电能的供应1。目前飞机电源系统主要包括一次电源、二次电源、
14、辅助电源和应急电源。一次电源是直接由航空发动机驱动的发电机及其控制保护器组成；二次电源是将飞机上主电源的能量转换为另一种或者多种形式的电能，以满足机载用电设备对电能形式的多样化需求；辅助电源主要由辅助动力装置组成；应急电源是一个独立的电源，在主电源都发生故障时，向飞机重要用电设备供电，可采用蓄电池或应急发电机供电23。在传统的飞机能源系统中存在着多种二次能源，如气压能源、液压能源、电能源等，多种二次能源要求飞机发动机附件机匣上装配发电机，液压泵、燃料泵和气压等机件，造成安装空间紧张，维修不便，发动机迎风面积大等难以克服的缺点3。随着现代航空技术的迅速发展，电气传动机构的性能不断提高，在一些应用
15、中逐渐取代了液压和气压传动机构23。这种广泛采用电能作为飞机供电系统的二次能源的飞机称为多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）1。多电飞机的出现和发展优化了飞机的动力系统，进而优化了飞机系统的性能，为飞机动力系统带来了历史性的变化。多电技术的应用不仅大大降低了飞机的成本与重量，而且提高了飞机的可靠性和维护性。此外，多电飞机技术的快速发展，使机载用电设备的数量和种类日趋庞杂。各用电设备对供电类型和电压等级都有不同要求，这对供电系统的容量和供电质量提出了更高要求。可靠稳定、高功率密度、低噪声等，成为多电飞机电力系统的发展方向。当今飞机交流发电技术有恒速恒频、变速恒频和变频
16、三种。其中，恒速恒频系统通过将恒速传动装置（CSD）与发电机整合，形成组合传动发电机（IDG）来实现；变速恒频系统的发电机直接连到发动机齿轮箱，发电机输出通过电源变换装置，得到400Hz恒频输出；变频系统将发电机直接连到发动机齿轮箱，发电机输出频率与发动机转速成正比。恒速恒频系统的IDG成本高、体积重量大、维护难、可靠性差；变速恒频系统的电力变换与配套装置也有结构复杂、价格高、笨重和可靠性差等缺点；变频系统无需恒速传动装置，电源变换装置少、工作频率范围宽、系统容量大，但对发电机输出调压的要求高，而价格低、重量轻、可靠性好、维护便利，使变频系统更具优势。20世纪80年代，变频技术首先应用于转速范围较小的涡轮螺旋桨飞机，随后空客A380飞机选用了TRW
