马迪 张凯
西部机场集团宁夏机场有限公司 宁夏回族自治区银川市750000
摘要：目前，国内外逐步采用“油改电”替代飞机上的发电机为其提供电能，即机场地面移动电源已逐步得到广泛应用。飞机上电源是１１５Ｖ／４００Ｈｚ，因此，工频电压通过逆变器才能满足飞机上设备需要的中频交流电压。中频逆变电源与飞机的桥接设备必须具备输出高质量电压波形的能力ｍ。移动地面电源在为飞机供电过程中，两者相连的电缆由于长距离输电与阻抗等原因，将产生压降，使飞机上的电气设备工作在欠压状态，造成设备不能正常运行或者降低飞机上设备的使用寿命，所提控制策略对机场中频移动电源的线缆压降补偿研宄具有一定的指导意义。
关键词：电源；线缆电压补偿；电压补偿控制
引言
近年来由于经济与工业的快速发展，使得电力负载需求大幅增长，造成配电系统结构、负载特性及功率传输变得复杂化，且配电用户大多以单相供电，加之用户的负载特性随时间变动，系统架构不平衡及配电变压器的大量使用，导致了配电馈线三相不平衡的情形相当严重。于是学者们针对改善三相电压不平衡的方法进行了研究，有学者通过在配电运转中积极减少线路损失，利用各种方式提高功率因子，进而利用三相负载分析，要求各系统中总线电压及相位角限制在某一限定值之内，从而全面提升配电系统供电质量及运转质量。还有学者发现通过改变变压器相别连接方式，可有效改善系统的不平衡量，平衡各总线的电压及线路电流，减少系统的不平衡因子。另有学者利用无功功率改善总线电压值，通过自动调节装置，使电压维持在规定范围内供电，防止三相电压不平衡引起的损害，从而维持配电系统稳定度。
1电压补偿原理
在此提出了一种通过向ＣＶＴ输出增加补偿电压来消除不良瞬变的方法。设计的电路补偿了分压电容和补偿电抗器两端的电压降，该电压通过降压变压器加到ＣＶＴ输出端。与数字补偿算法不同，它不会对最终电压施加任何时间延迟，因此适合实时应用，首先是电流表测量通过分压电容和补偿电抗器的电流，然后通过１ＩＩ电阻转换为电压信号。电子电路根据电容值、电抗，通过电流和频率估计存储元件的电压降。由于该电路和负载的大小、功率因数及结构无关，所以该电路的性能不受有源铁磁谐振抑制电路类型的影响。
2实验验证
搭建了一台７０ｋＷ的三相六桥臂并联逆变器实验平台。采用ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ控制，ＡＲＭ芯片为ＡＴ９１ＲＭ９２００ＱＵ，ＦＰＧＡ为ＥＰ３Ｃ４０Ｆ４８Ｉ７Ｎ。实验参数：直流电源有效值［＾＝６５０乂，系统输出交流相电压Ｖ，系统输出频率／ｓ＝４００Ｈｚ，输出滤波电容Ｃｆ＝２５０｜ｘＦ，功率尸＝７０ｋＷ，／ｅ＝６ｋＨｚ逆变系统输出电压、电流补偿前后对比图，可见补偿前，ａ相电压有效值为１１５Ｖ，经过电压补偿，提高了逆变系统输出电压，输出电压为１１８乂；图％为线缆输出电压、电流补偿前后对比图，在进行线缆电压补偿前，线缆输出电压有效值１１１．８９８Ｖ，经过电压补偿后，线缆输出电压有效值１１５Ｖ，保证了飞机用电质量。
3.1ＣＶＴ补偿响应
当ＣＶＴ的输入电压从一个稳态模式变到另一个模式时，其输出会出现衰减瞬变，这可能导致与其相连的保护继电器发生误动作。然而，所有的ＣＶＴ元件都会使输出电压发生畸变。
但分压电容和补偿电抗器对ＣＶＴ的动态响应影响最大，因为这些储能元件中所存储的能量需要一定时间才能达到新的状态。在一定频率下，分压电容和补偿电抗器的阻抗都会增加并且引起这些元件产生一定的电压降，使得ＣＶＴ输出电压下降.
3.2仿真分析
为验证所提控制策略的可行性与正确性，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ下构建了仿真模型。仿真参数：直流输入侧电压６５０Ｖ，交流输出侧相电压１１５Ｖ／４００Ｈｚ，输出滤波电容２５０ｐＦ，开关频率６ｋＨｚ。谐波注入法可实现对ＰＭＳＬＭ电流谐波的抑制，同时不需要增加新硬件，计算量也较少。但该方法没有考虑电机工作过程的参数扰动对谐波抑制的影响。在谐波注入法的基础上，引入了ＭＲＡＩ搭建了自适应谐波抑制环，其中ＭＲＡＩ可在线辨识ＰＭＳＬＭ工作过程中实时变化的电感、电阻以及磁链值，并将辨识结果反馈给谐波抑制环节，从而消除参数扰动对谐波抑制效果的影响，提高了谐波抑制的准确性。通过仿真和实验验证可以证明所采用的改进后的谐波注入法可以辨识电机工作过程中参数的变化，提高了谐波抑制的准确性并减小了推力波动，同时改善了电机位置响应性能。
4飞机地面电源线缆压降的补偿控制策略
依照中华人民共和国能源部1989年发布的《电力系统电压和无功电力技术到则》，应依照以下原则进行无功补偿和电压调节:集中补偿和分散补偿相结合;用户补偿和电力补偿相结合;总体平衡和局部平衡相结合;电压调节和降低损耗相结合，以降损为主。其中的集中补偿和分散补偿相结合原则以分散补偿为主，集中补偿是集中将大容量的补偿电容器安装设置在变电所;分散补偿在配电电压器、用户电力设备和配电线路较为分散的负荷取区域进行无功补偿。集中补偿通过集中补偿主变压器的损耗，降低其输电线路上的无功电力，减少供电网络的无功。（1）允许温度和温升。对采取A级绝缘材料的并联电抗器，其油箱上层温度一般不超过85℃，最高不超过95℃，运行时，绕组允许温升不超过65℃，上层油温升不超过55℃，铁芯本体、油箱及结构件表面不超过80℃，当上层温度达到85℃时报警，105℃时跳闸。（2）允许电压和电流。并联电抗器运行时，一般按不超过铭牌规定的额定电压和额定电流长期连续运行，运行电压的允许变化范围为额定值的±5%。当运行电压超过额定值时，在不超过允许温升的前提下，电抗器过电压的允许时间应遵循有关规定：当运行电压低于0.95倍的额定电压时，应考虑退出部分并联电抗器运行，以保证电网的电压水平。（3）直接并联接在线路上的电抗器，一般情况下，线路与并联电抗器应同时运行，不允许单独运行
结束语
分析了飞机地面电源供电线缆压降的问题，提出了一种电压前馈线缆电压补偿逆变器控制策略。由于飞机地面电源为４００Ｈｚ三相逆变器，结合在坐标系下的双闭环控制策略，分析了补偿控制策略，同时分析了负载在突变情况下输出电压与补偿电压的动态响应。最后，通过实验样机进行了验证。实验结果表明，经过电压补偿后，机上负载电压端始终保持为１１５Ｖ额定电压，输出电压畸变率小于３％。确保为机上负载提供稳定可靠的电压。
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