一種新型航空用高功率因數可控升壓整流器

海軍裝備部研究人員史曉陽在2019年第四期《電氣技術》雜志上寫道（題為航空高功率因數可控升壓整流器模擬研究），指出航空直流電一般由恒/變頻交流電通過整流器獲得，整流器本身及其負載的非線性會導致交流電網產生大量諧波，降低系統功率因數。

本文研究了航空電力變換器中非控制整流橋對交流電網造成的嚴重諧波污染問題。通過分析其電路原理，從諧波抑制、高功率因數、直流輸出靈活調整等方面驗證了可控升壓整流器的優勢。

多電飛機是飛機的發展趨勢。由于發電機在伺服和調速中的應用增加，發電機和電動驅動裝置需要從幾千瓦到幾百千瓦的高功率密度。電動驅動裝置通常有整流環節，將主電源轉換為直流電源，然后通過驅動器攜帶直流發電機或交流發電機。整流電氣元件及其負載的非線性會導致機載交流電源大量諧波，污染網側電源，降低電源功率因數，影響電氣設備性能。

目前，恒速恒頻發電機是現代飛機主電源系統的主流結構，其他形式的電能多為115V/400Hz通過電源轉換主電源。傳統的電力變換裝置采用三相無控整流橋，將交流電整流為直流。這樣，二極管的單相導電性就可以自然地改變電壓，簡單方便，可靠性高，但電源利用率低，交流輸入端會產生大量諧波，諧波含量超過30%，嚴重影響電網的電能質量。

該型整流器在多非線性負載同時工作時，基本沒有實際應用價值。目前，在B787，A先進的脈沖變壓整流器(一般為18脈沖和更高次脈沖變壓整流器)可以大大抑制整流器對交流網側的諧波干擾。脈沖變壓整流器采用純模擬電路實現，不需要儲能裝置，可靠性高。脈沖次數越多，諧波抑制效果越好。

相應地，變壓器電磁設計越困難，整流管越多，整個整流器結構越復雜，一旦變壓器繞組，確定變比，其直流輸出無調節功能，適用面窄，靈活性差，需要增加直流輸出電壓DC/DC變換單元。此外，發電機的電壓波動將直接傳輸到整流器后部，疊加到直流輸出，影響電源系統的整體性能。

本文針對某AC-DC-AC型電力變換器的前級整流環節采用無控整流橋，針對115V/400Hz輸入變換為270V直流電源，在逆變橋后攜帶感應發電機工作時，對交流電網造成嚴重諧波污染，功率因數低。研究了改進方案，提出了一種新型的高功率因數可控升壓整流器，并結合整個系統進行建模和模擬。

通過對比無控整流橋，驗證了改造后的可控升壓整流器在交流網側諧波干擾小、功率因數高、通用性等方面具有一定的優勢。