一种飞机直流变换器的输出两级滤波器制造技术

本实用新型专利技术提供的一种飞机直流变换器的输出两级滤波器；包括双绕组平面变压器、倍流整流器、第一级差模滤波电容、差共模滤波复用电感、第二级差模滤波电容、共模滤波电容，本实用新型专利技术通过采用倍流整器结构使流过第一级滤波电感的电流仅为输出的一半，避免了全波整流和桥式整流下滤波电感流过电流与输出电流等大的不足，有效减小了流过单个电感的电流，更易于滤波电感的工程实现，可更好满足输出低压大电流的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机直流变换器的输出两级滤波器
本技术涉及一种飞机直流变换器的输出两级滤波器。
技术介绍
飞机动力的多电化和全电化，及机载设备用电量的增加，使得基于低压28V直流母线进行扩容变得越来越不易实现，飞机供电直流母线正由低压28V向高压270V转变。但机载设备不能够完全由28V供电升级为270V供电，28V低压直流电源仍有一定的要求。因此，当主直流母线变为270V后，对用于实现270V直流至28V直流转换的飞机直流变换器进行研究，解决相关技术问题具有实际意义。飞机直流变换器工作于开关状态，其在工作时会在负载端产生纹波电压，纹波电压的会以传导形式直接污染28V直流母线，对用电设备造成影响。同时，在变换器的开关管工作时，整流二极管两端存在交流电压，该交流电压会通过二极管与机壳间的分布电容进行耦合，会在输出电缆和机壳间形成高的共模电压，向外辐射电磁干扰。通常在直流变换器输出端添加滤波器可以有效抑制输出电压纹波。输出滤波器直接与输出纹波电压相关，滤波器体积越大，纹波电压较小。低的纹波电压通常需要高的滤波器体积。与单级滤波相比，在相同纹波电压下，两级滤波器具有更小的体积。因此，对两级滤波器进行研究具有一定的应用价值。现在技术中，输出两级滤波器通常采用以下方式实现。(1)在模块电源变换器中，由于模块电源变换器的功率通常小于600W，故功率管可工作于较高频率，达200～500kHz，对输出滤波器中电容容量要求小，且高频下瓷介电容滤波效果较好，故输出滤波器的电容通常选取瓷介电容。模块电源输出电流通常小于20A，输出滤波器的电感绕组弯折较为容易，故通常采用全波整流结构，两级输出滤波器中电感均不采取特殊的处理措施。(2)在大功率民用电源变换器中，通常输出滤波器中的电容主要采用液态铝电容，液态铝电容的等效串联电阻较大，电容容量主要由可承受电感的纹波电流确定；同时，由于采用了等效串联电阻较大的液态铝电容，输出滤波器的品质因数较低，环路控制更易于设计。(3)在军用电源变换器中，为了避免采用存储期较短的液态铝电容，同时，避免过多常用价格昂贵的液态钽电容。通常取输出两级滤波器的电感大小大致相等，第一级滤波器的电容为小容量薄膜电容，第二级滤波器的电容为大容量液态钽电容。(4)在信号调理领域，通常取两级滤波器的截止频率相近，并通过匹配品质因数的手段来实现较高的衰减陡度。方案一的主要缺点在于不适于大功率电源变换器，其原因一方面是大功率电源变换器的工作频率比模块低得多，滤波器中电容采用瓷介电容来实现时，电容并联数量较多，体积较大，价格昂贵；另一方面是模块电源中滤波器的电感没有采取特殊策略来保证电感在大电流条件下的工程实现性。方案二的主要缺点是该滤波器会显著降低电源变换器的存储期较短，不适用于有长存储期要求的军用电源变换器。其原因是该滤波器方案采用的是液态铝电容，而液态铝电容的存储期只有2～3年。方案三的主要缺点是电感体积大和纹波抑制效果差。电感体积大的原因是第二级滤波器的电感与第一级滤波器的电感数值相当，没有显著减小。纹波抑制效果差的原因是第二级滤波器采用的液态钽电容的等效串联电阻极大，高频纹波成份的抑制效果不佳。方案四的主要缺点是两级滤波器在截止频率处存在相位由0°至-360°的快速突变，当直接应用于开关电源时，会对其闭环控制的稳定性造成剧烈影响。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种飞机直流变换器的输出两级滤波器。本技术通过以下技术方案得以实现。本技术提供的一种飞机直流变换器的输出两级滤波器；包括双绕组平面变压器、倍流整流器、第一级差模滤波电容、差共模滤波复用电感、第二级差模滤波电容、共模滤波电容，所述双绕组平面变压器次级的两交流端与倍流整流器两输入端连接，倍流整流器输出正极和负极分别与差共模滤波复用电感的输入正极和负极连接，差共模滤波复用电感输出正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，第一级差模滤波电容的正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，第二级差模滤波电容的正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，28V直流母线正极和负极经共模滤波电容与机壳地连接，控制电路输入正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，控制电路输出与移相控制全桥拓扑连接。所述倍流整流器包括电感L11和电感L12、二极管D1和二极管D2，所述电感L11的一端和二极管D1的阴极共同与双绕组平面变压器输出端的一端连接，双绕组平面变压器输出端的另一端与电感L12的一端和二极管D2的阴极连接，电感L11和电感L12的另一端与倍流整流器的输出正极连接，二极管D1和二极管D2的阳极与倍流整流器的输出负极连接构成。所述第一级差模滤波电容包括高能混合钽电容C11、固态铝电容C12、Ⅱ类瓷介电容C13和Ⅰ类瓷介电容C14，所述电容C11的正极、电容C12的正极、电容C13的一端、电容C14的一端共同与倍流整流器输出正极连接，倍流整流器输出负极与电容C11的负极、电容C12的负极、电容C13的另一端、电容C14的另一端连接。所述第二级差模滤波电容包括高能混合钽电容C21、固态铝电容C22、Ⅱ类瓷介电容C23和Ⅰ类瓷介电容C24，所述电容C21的正极、电容C22的正极、电容C23的一端、电容C24的一端与28V直流母线的正极连接，28V直流母线的负极与电容C21的负极、电容C22的负极、电容C23的另一端、电容C24的另一端连接。所述共模滤波电容包括瓷介电容Cc1～Cc4，28V直流母线正极经Cc1和Cc2与机壳地连接，28V直流母线负极经Cc3和Cc4与机壳地连接。所述差共模滤波复用电感包括中柱开气隙的两块E型磁芯和两根厚铜PCB板导线，所述两块E型磁芯齿部紧密接触，两根厚铜PCB板导线分别穿过磁芯的两个窗口孔，倍流整流器输出正极和负极分别经两根厚铜PCB板导线与28V直流母线正极和负极连接。本技术的有益效果在于：1)可适用于+270V直流供电，+28V直流输出，输出电流大于100A的飞机直流变换器；2)通过采用倍流整器结构使流过第一级滤波电感的电流仅为输出的一半，避免了全波整流和桥式整流下滤波电感流过电流与输出电流等大的不足，有效减小了流过单个电感的电流，更易于滤波电感的工程实现，可更好满足输出低压大电流的应用需求；3)通过采用倍流整器结构使变压器次级仅为两抽头，相对于与全波整流相对应的三抽头变压器，变压器实现更为容易，有利用采用平面PCB绕组方式实现变压器，减小变压器的体积和重量；4)通过取第一级差模滤波后电压为反馈电压，避免了取第二级差模滤波后电压为反馈电压时容易环路振荡的不足；5)第一级差模滤波器中，通过在固态铝电容旁边并联高等效串联电阻的高能混合钽电容来降低第一级滤波器的品质因数，增强了环路控制的稳定性，同时，高能混合钽的单位体积对应的容量极高，体积很小；6)第一级差模滤波电容和第二级差模滤波电容采用固态铝电容、瓷介电容和高能混合钽电容实现，避免了使用液态铝电容，使滤波器的检修周期得以增长，可使变换器有效存储期达14年；7)第一级差模滤波电容和第二级差模滤波电容中，通过固态铝电容、Ⅱ类瓷介电容和Ⅰ类瓷介电容并联使用，依次分段滤除由低频至高频的频谱成分；8)差共模滤波复用电感采用了中柱开气隙E型磁芯、正负母线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机直流变换器的输出两级滤波器，其特征在于：包括双绕组平面变压器、倍流整流器、第一级差模滤波电容、差共模滤波复用电感、第二级差模滤波电容、共模滤波电容，所述双绕组平面变压器次级的两交流端与倍流整流器两输入端连接，倍流整流器输出正极和负极分别与差共模滤波复用电感的输入正极和负极连接，差共模滤波复用电感输出正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，第一级差模滤波电容的正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，第二级差模滤波电容的正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，28V直流母线正极和负极经共模滤波电容与机壳地连接，控制电路输入正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，控制电路输出与移相控制全桥拓扑连接。

【技术特征摘要】
1.一种飞机直流变换器的输出两级滤波器，其特征在于：包括双绕组平面变压器、倍流整流器、第一级差模滤波电容、差共模滤波复用电感、第二级差模滤波电容、共模滤波电容，所述双绕组平面变压器次级的两交流端与倍流整流器两输入端连接，倍流整流器输出正极和负极分别与差共模滤波复用电感的输入正极和负极连接，差共模滤波复用电感输出正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，第一级差模滤波电容的正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，第二级差模滤波电容的正极和负极分别与28V直流母线正极和负极连接，28V直流母线正极和负极经共模滤波电容与机壳地连接，控制电路输入正极和负极分别与倍流整流器输出正极和负极连接，控制电路输出与移相控制全桥拓扑连接。2.如权利要求1所述的飞机直流变换器的输出两级滤波器，其特征在于：所述倍流整流器包括电感L11和电感L12、二极管D1和二极管D2，所述电感L11的一端和二极管D1的阴极共同与双绕组平面变压器输出端的一端连接，双绕组平面变压器输出端的另一端与电感L12的一端和二极管D2的阴极连接，电感L11和电感L12的另一端与倍流整流器的输出正极连接，二极管D1和二极管D2的阳极与倍流整流器的输出负极连接构成。3.如权利要求1所述的飞机直流变换器的输出两级滤波器，其特征在于：所述第一级差模滤波电容包括高能混合钽电容C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛开昶，罗宗鑫，唐德宇，
申请(专利权)人：贵州航天林泉电机有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52