一种新型航空用高功率因数可控升压整流器

海军装备部研究人员史晓阳在2019年第四期《电气技术》杂志上写道（题为航空高功率因数可控升压整流器模拟研究），指出航空直流电一般由恒/变频交流电通过整流器获得，整流器本身及其负载的非线性会导致交流电网产生大量谐波，降低系统功率因数。

本文研究了航空电力变换器中非控制整流桥对交流电网造成的严重谐波污染问题。通过分析其电路原理，从谐波抑制、高功率因数、直流输出灵活调整等方面验证了可控升压整流器的优势。

多电飞机是飞机的发展趋势。由于发电机在伺服和调速中的应用增加，发电机和电动驱动装置需要从几千瓦到几百千瓦的高功率密度。电动驱动装置通常有整流环节，将主电源转换为直流电源，然后通过驱动器携带直流发电机或交流发电机。整流电气元件及其负载的非线性会导致机载交流电源大量谐波，污染网侧电源，降低电源功率因数，影响电气设备性能。

目前，恒速恒频发电机是现代飞机主电源系统的主流结构，其他形式的电能多为115V/400Hz通过电源转换主电源。传统的电力变换装置采用三相无控整流桥，将交流电整流为直流。这样，二极管的单相导电性就可以自然地改变电压，简单方便，可靠性高，但电源利用率低，交流输入端会产生大量谐波，谐波含量超过30%，严重影响电网的电能质量。

该型整流器在多非线性负载同时工作时，基本没有实际应用价值。目前，在B787，A先进的脉冲变压整流器(一般为18脉冲和更高次脉冲变压整流器)可以大大抑制整流器对交流网侧的谐波干扰。脉冲变压整流器采用纯模拟电路实现，不需要储能装置，可靠性高。脉冲次数越多，谐波抑制效果越好。

相应地，变压器电磁设计越困难，整流管越多，整个整流器结构越复杂，一旦变压器绕组，确定变比，其直流输出无调节功能，适用面窄，灵活性差，需要增加直流输出电压DC/DC变换单元。此外，发电机的电压波动将直接传输到整流器后部，叠加到直流输出，影响电源系统的整体性能。

本文针对某AC-DC-AC型电力变换器的前级整流环节采用无控整流桥，针对115V/400Hz输入变换为270V直流电源，在逆变桥后携带感应发电机工作时，对交流电网造成严重谐波污染，功率因数低。研究了改进方案，提出了一种新型的高功率因数可控升压整流器，并结合整个系统进行建模和模拟。

通过对比无控整流桥，验证了改造后的可控升压整流器在交流网侧谐波干扰小、功率因数高、通用性等方面具有一定的优势。