电流浪涌抑制模块（CSS）说明

一、问题描述

二、航空供电系统主要分为三相115V/400Hz输出的交流供电系统和270Vdc输出的直流供电系统；

三、其中交流供电系统由航空发动机提供动力带动发电机旋转，利用发电机的电磁感应原理，再通过GCU（发电机控制单元）反馈控制得到稳态三相115V/400Hz电能。

四、直流供电系统由交流发电机、18脉整流变压器、半导体整流装置和滤波电容组成。将发电机输出的三相115V/400Hz通过移相、整流、滤波得到稳定的270Vdc的直流电。

五、通过GCU控制，两种供电系统都能在稳态下输出指定的电压。但是由于GCU控制带宽及寄生参数的影响，供电系统在动态负载（如雷达、激光及T/R组件等负载）的工况下，其输出电流将大幅度波动，。并伴随着引起供电电压的波动，极易影响电力系统中其他用电设备的正常工作，严重的情况下甚至会影响供电系统自身的正常运行。

六、二、解决方案

    为了解决上述问题，在不改变的供电系统的前提下，在负载侧加入电流浪涌抑制模块（以下简称模块）。其框图如下：

由框图可以看到模块接入270V母线，通过供电线路采样负载电流I_load，并将负载电流送入控制器进行处理，控制器经过运算得到PWM占空比控制双向DCDC功率拓扑的占空比，调节储能电容Vcs的电压，吞吐合适的能量产生补偿电流以抑制负载电流变化。其对比波形如下：

0~2.5kW负载波动下，输入电流和270V电压（无电流浪涌抑制模块）波形如下：

由图形可见，当发生动态时，输入电压和电流都有很大的动态波动。加入补偿后，其波形如下：

其中粉色为负载波动电流，黄色为输入电压纹波，浅蓝色为储能电容电压、深蓝色为270V源输出电流，可见增加电流抑制模块后，通过储能电容大幅度的充放电产生抑制电流作用，输入电压波动变小了65%以上，输入电流跳变沿幅度，谐波成分都有大幅度减小，其中800Hz以上谐波成分减少约90%，可有效减少负载引起的高次谐波对发电机的影响。

三、总结

       模块可对负载侧的高频电流进行补偿，而不影响低频电流的输出。故其只需转换较少的功率，即可在不影响供电的情况下，达到抑制电流浪涌的目的。

       模块可以和用电设备（如雷达、激光）并联在一起，补偿用电设备的用电波动，使得用电设备对供电系统来说是一个稳定的负载，大幅减少用电设备动态调制对供电系统的影响。

       模块还可以和供电系统并联，作为整个电力系统的缓冲池（一个电流浪涌抑制模块配1.32mF@250V电容，相当于母线并联约20mF@450V电容达到的效果），为电力系统中的用电波动提供缓冲，削峰填谷，抑制供电系统的输出电流波动。

四、主要技术指标及尺寸

       模块输入范围200V~400V，带电容0~5mF，峰值功率5kW，可补偿任意重频、任意占空比的最大动态5kW功率（P0到P0+5kW跳变，P0为最小功率值）。

       支持多模块（无数量限制）并联应用，以增加电流浪涌抑制能力。

       自带上电软启动功能，上电冲击电流不超过补偿电流最大值。

       模块为全砖尺寸（119mm*63mm*12.7mm），重量<330g，铝基板形式，贴冷板散热，工作温度-55~105℃。