CY2701ASC-540功率变换组件电路的结构如图9-3所示,主要包括三部分:二极管D1~D6构成的三相全桥整流器;电容C组成的直流滤波器;大功率晶体管T1~T6组成的逆变器。电阻R和大功率晶体管T为直流母线保护电路,在直流母线上还设有电压电流检测环节,用于检测电源系统的故障及保护功率变换元件。

图9-3 功率变换组件结构图

功率变换组件的输人为发电机输出的三相变频交流电,经过三相桥式整流电路变为直流电压(约270V)。电容C起滤波作用,以减小直流电压的脉动,一般为多个大电容并联,这里用一个电容等效。直流电压经过逆变器转换为三相恒频交流电(400Hz,115/200V)。逆变器一般采用脉宽调制(PWM)方式控制,通常是按最优PWM方式控制逆变器。其选择原则是尽量减小低次谐波,提高基波含量,因为调制频率与开关点的选择、逆变器损耗、输出波形失真度和滤波器重量等密切相关。

图9-4所示为一种典型的最优PWM调制波形,可以采用指定谐波消除的方法来计算开关元件的开关时刻,一般消除3、5、7、9、11等低次谐波(具体推导见参考文献[4])。

图9-4 典型最优PWM波形

开关频率的提高虽有利于减小谐波,但会加大开关损耗,实际中很难做到完全消除低次谐波,不过可以使其幅值变得很小,基本可以忽略,这样在选择输出滤波器时可提高谐振频率,以减小滤波器的体积和重量。

输出组件的原理电路如图9-5所示。其中L、C为滤波器,以消除逆变器输出电压中的高频成分。B为中点形成变压器,由于逆变器输出没有中线,不能实现三相四线制供电,而飞机电网要求有中线,因此增设这一变压器。这是一个三相自耦变压器,在负载对称时,此变压器中只有磁化电流,负载不对称时,才流过不平衡电流。EM为电压、电流测量元件,检测量包括三相平均电压、峰值电压、三相平均电流、峰值电流等,供调压、控制及保护用,检测方式与恒速恒频电源系统相同,这里不再叙述。

图9-5 输出组件电路结构

发电机/变换器控制组件(GCCU),变速恒频电源的控制由发电机/变换器控制组件(GCCU)完成,该组件用于实现电源系统的调压、控制、保护、故障存储及自检等功能,一般均采用由微处理器组成的智能控制器,电路结构框图见图9-2,包括电源模块、调压器、逆变器驱动电路及控制与保护四部分。

电源模块的作用是为GCCU组件提供所需要的稳定的直流电源。电源模块的输入为永磁发电机输出的三相交流电压,由于变速恒频电源由发动机直接通过增速齿轮箱传动,其输出也是一变频的三相交流电,所以需要整流、滤波及斩波,以形成不同的直流电压,作为调压器、控制保护器、逆变器驱动电路的工作电源。

波音737-300飞机的变速恒频电源系统中C￡CU的电源模块包括+25V、±15V、+5V四路直流电压输出和一个电源控制器。电源控制器的作用是在发动机启动时,当转速没有达到电源工作的最低转速时禁止GCCU投人工作,实际上是监测交流副励磁机输出电压的高低,其电路原理和前面恒速恒频电源中的电压检测电路一样,这里不再叙述。这里给出了十25V直流电源的原理电路,如图9―6所示。这是一个利用PWM斩波方式控制的DC/DC变换器,副励磁发电机输出的变频交流电经过整流、滤波环节变为直流,经过DC/r)c变换器形成稳定的十25V直流电,用以给交流励磁发电机的励磁线圈供电±15V电源供主电.

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