飞机电源系统恒功率电子负载的ＥＭＩ滤波器设计

The Design of EMI Filter for Electrical Constant Power Loads of Air-craft Power System

北京航空航天大学　卢晓焱　周元钧

摘　　要：功率开关装置驱动的电动机控制系统，作为飞机电源的负载时必须采用ＥＭＩ滤波器，以消除对电网的高

频噪声。由于闭环系统为电源的恒功率负载，有负阻抗特性，在ＥＭＩ滤波器的设计中，必须考虑系统的稳定性。该论文研究了这种恒功率电子负载的ＥＭＩ滤波器设计方法，给出了滤波器参数的约束条件。

关键词：ＥＭＩ滤波器　恒功率负载　相平面分析法

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｏｆ　ａ　ａｉｒｃｒａｆｔ　，　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｙ　ｐｏｗｅｒ　ｓｗｉｔｃｈ　ｄｅｖｉｃｅ　ｄｒｉｖｅｎ，　ｔｈｅ　ＥＭＩ

ｆｉｌｔｅｒ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｎｏｉｓｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｏｆ　ｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏａｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ｈａｖｅ　ａ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆｔｈｅ　ＥＭＩ　ｆｉｌｔｅｒ　ｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，　ａ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃｒｉｔｅｒｉａ　ａｎｄ　ａ　ｒｅｓｔｒｉｃｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｔｅｒ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ．

Key words: EMI filter Constant power load small Signal stability criteria

１　　引言

现代飞机为节省能源以及改善机载系统的性能，越来越多地采用电能取代目前飞机上的液压、气压能源，导致飞机电源系统的功率电子负载、电动机负载不断增加。未来多电飞机的电源系统，将约有７０％功率应用于电动机负载，其中相当部分需要功率电子装置驱动，电力作动器就是这种典型的负载之一。负载的变更对飞机电源系统的挑战首先是电功率的增加，其次供电系统的稳定性、电网电能的品质保证等问题产生了若干的新课题，ＥＭＩ滤波器设计是其中的问题之一。

装置控制电机的运行，或者为位置伺服控制系统，或者为调速系统。这些系统作为飞机电源系统的负载，等效电路如图１所示，图中Ｕｓ和Ｒ０为负载的等效电源和等效内阻。该系统有以下特点：

（１）　功率电子装置采用高频斩波来控制电动机的运行。高频斩波使输入电流成为含有高次谐波的脉冲电流，成为影响电源系统电能品质的干扰源，ＥＭＩ滤波器

２　　飞机电源系统的恒功率电子负载

２．１　飞机电源系统的电子负载

未来军用多电飞机采用２７０Ｖ直流电源供电，由无刷直流电动机或者交流同步／异步电动机构成的控制系统将成为其中的主要负载之一，它们大部分采用功率电子