摘要：介绍麦道（MD）90飞机机载变速恒频交流发电系统的组成和工作原理。重点对其输出阶梯波的谐波作理论分析和数值计算，对计算结果进行分析比较。

    关键词：交流电源  变速恒频  谐波分析

              Harmonic Analysis of Airborne Variable Speed Constant Frequency

                                  ( VSCF ) AC Power System 

    Abstract: Components and principle of plane MD90 airborne Variable speed constant frequency AC power system are introduced briefly Especially ,theory analysis and  calculations of harmonics in ladder-wave AC output are made ,and the calculation results are analyzed and compared primarily.

    Keywords: AC power, VSCF, Harmonic analysis

    1  引言

　　飞机机载变速恒频交流发电系统（VSCF交流发电系统），是从60年代就开始研制的一种比较先进的全功率变换飞机机载交流发电系统。它是利用电力电子变换器把飞机发动机直接驱动的交流发电机所产生的三相变频交流电，全功率地变换成三相400Hz恒频交流电来供给飞机用电设备的。VSCF全功率变换发电系统，比常用的机械液压恒速传动装置发电系统具有结构简单、变换效率高、维修容易、可靠性高、供电质量好等优点。由于飞机用电设备对交流电源电压的波形要求比较严格，因而机载VSCF全功率变换发电系统必须采取措施，使交流输出电压最大可能地接近正弦波。

　　MD90飞机机载VSCF发电系统，是采用多重叠加法来改善输出电压波形的，它是一种直流网络式VSCF系统，由三相变速交流发电机、电力电子变换器和多重叠加输出变压器三部分组成的。其原理框图如图1所示。图中三相无刷交流发电机由飞机发动机通过齿轮变速箱直接驱动，所产生的三相变频交流电压经电力电子变换器中的三相桥式整流器整流成430V的直流电压，经直流滤波后供给电力电子变换器中四个三相半桥式400Hz逆变器进行全功率变换。由多重叠加输出变压器再将四个三相半桥式400Hz逆变器产生的三相方波交流电压，多重叠加成400Hz三相24梯级等阶宽阶梯波交流电压uA、uB、uC供给负载如图1所示。

    2  MD90机载VSCF发电系统输出阶梯波电压的谐波分析

    由图1得知，MD90飞机载VSCF交流发电系统的三相输出电压是一个400Hz24梯级等阶宽阶梯波，此阶梯波是由两个输出接成“Y”形的三相半桥式400Hz逆变器1、2和两个输出接成“△”形的三相半桥式400Hz逆变器3、4，依次错开π/12相位角，用它们输出的四个400Hz方波电压，通过多重叠加输出变压器在初级进行磁叠加合成，变压器的次级接成“Y”形，从而在变压器的次级就得到了三相400Hz24梯级等阶宽阶梯波电压uA、uB、uC。其中每一相阶梯波顶部的两个梯级和底部的一个梯级，是由两个输出接成“Y”形的逆变器1和2输出的两个方波电压叠加而成的；中间的两个梯级是由两个输出接成“△”形的逆变器3和4输出的两个方波电压叠加而成的。假定阶梯波的阶差相对值取a、1、1、a/2和a/2，其中a表示输出接成“Y”形的两个逆变器1和2的叠加方波电压幅值，与输出接成“△”形的两个逆变器3和4的叠加方波电压幅值之间的比例系数如图1（b）所示。则由P．P．Biringer给出的用阶梯波阶差来计算基波与各次谐波幅值的公式[2]：

式中：i=1.2.3…m，m为阶梯波阶梯数

    δi为阶梯波阶差