基于双降压电路的高可靠性有源滤波器研究

随着飞机电源技术的发展，航空电网中的电能质量控制问题正变得愈发突出和迫切。有源滤波器作为一种治理谐波的先进技术极具应用前景，但现有的研究成果并不能直接在航空电网中应用。本项目针对适用于航空电网的有源滤波理论和方法进行系统深入的研究，提出基于双降压电路的新型有源滤波器，其无桥臂直通问题，具有可靠性极高、可高频高效运行、体积重量小等独特优势。主要研究内容包括：基于双降压电路的有源滤波器拓扑构建与衍化、基于半周期模式的高性能波形控制方法和系统控制、系统滤波特性分析和参数优化设计方法等。通过仿真和实验研究，探索有源滤波器在航空电力系统应用中存在的设计、控制等难题，为其实用化奠定理论基础。项目有望形成具有完全自主知识产权的新型航空有源滤波器，同时本项目的研究方法和成果也适用于其他电力系统领域的电能质量控制。

随着飞机多电技术的发展，航空电网中的电能质量控制问题正变得愈发突出和迫切。本项目首次提出了采用双降压式拓扑的新型高可靠性有源滤波器，通过系统研究取得了较为丰富的成果。. 通过对拓扑生成规律的探索，提出了一种新的交错降压型开关单元。通过数学模型和特性分析，证明该新型开关单元具有无桥臂直通问题、无需死区控制、可优化设计、效率高和高频化运行等独特优势。进而推导并形成了一个较完整的基于交错降压电路的新型有源滤波器结构体系。. 在拓扑构建的基础上，开展了适用于双降压有源滤波器的控制方法研究，其中重点研究了载波PWM方法在新型有源滤波器中的应用和直流侧电容电压的控制方法。提出了基于半周期模式的波形控制策略，给出了双极性、单极性和倍频PWM技术的具体实现，成功实现了高效率、高性能的系统控制。并对制约滤波器补偿性能的相关控制难题进行了深入分析，特别是针对环流损耗问题提出了相应的改进方案，有效提升了系统的综合性能。. 项目掌握了一套切实有效的双降压有源滤波器的系统优化设计方法，包括直流侧电容及其电压、交流侧电感等，保证了系统的稳定和高效。.在理论研究的基础上，建立了基于MATLABA环境下的新型双降压有源滤波器系统仿真模型，初步验证了所提出的拓扑、优化设计和控制方法的有效性。进一步搭建了相应的新型双降压并联型有源滤波器实验样机，多种工况下的谐波补偿实验，均达到了相关谐波标准。. 为了拓展项目研究成果的应用范围，将新型拓扑应用于直流电源系统中的低频纹波抑制，提出了一种新型的直流有源滤波器，并给出了其控制策略和设计方法，通过实验取得了理想的效果。. 结合该项目的研究，培养硕士5名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表（含收录）论文24篇，其中被SCI收录3篇、EI收录9篇、ISTP收录12篇；获国家发明专利6项，申请发明专利2项。. 总体而言：本项目研究已经基本掌握了新型滤波器的拓扑、控制和特性等，证明其具有优良的综合性能，能够应用于实际电力系统中，特别适用于高可靠性要求的场合，例如航空电力系统。项目很好地完成了工作内容并取得了很好的效果，为进一步研究和应用奠定了良好的基础，同时该项目的创新性研究成果也引起了国内外同行的关注和肯定。