水下航行体UUV变流器设计探讨论文_刘来连

摘要：比较了水下航行体推进电机与电源的连接方式采用接触器和DC/DC变流电路，详细介绍了DC/DC变流电路脉冲宽度调制（PWM）技术，探讨了PWM DC/AC逆变器及其应用。

0 引言

早期的水下航行体推进电机与电源的连接采用接触器的方式，如图1所示，这种方式无法构成闭环控制模式，且在航行中难以换向。随着现代电力电子器件的高速发展，斩波、逆变技术已经非常成熟，采用这些技术后，水下航行体航行中变速的问题得以方便地解决，且便于构成高级的控制系统，极大地提高了航速的稳定性，可以更好地发挥水下航行体的各项战技性能。

1 直流-直流（DC/DC）变流器

DC/DC变流电路广泛应用于可调整直流开关电源和直流电动机驱动中。DC/DC变流电路的功能是通过控制电压将不控的直流输入变为可控的直流输出，通常把这种电路称为斩波电路或斩波器，

常用的DC/DC变流电路有五种:降压式变流电路；升压式变流电路、升降压式变流电路，库克式变流电路和全桥式变流电路。其中降压式和升压式是基本的型式，升降压式和库克式是它们的组合、而全桥式则属于降压式类型。

2 脉冲宽度调制（PWM）技术

脉冲宽度控制技术，简称PWM技术。

PWM技术可以极其有效地进行谐波抑制、在频率、效率等各方面有着明显的优点，使逆变电路的技术性能与可靠性能到了明显的提高。所谓PWM技术，就是在周期不变的条件下，利用改变脉冲波形的宽度(或用占空比表示)，甚至可以将脉冲波形斩切为若干段，以达到抑制谐波目的的一种方法。采用PWM方式构成的逆变器，其输入为固定不变的直流电压，可以通过PWM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。由于这种逆变器，只有一个可控的功率级，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、重量轻、可靠性高。又因为集调压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好。

工程实际中应用最多的是正弦PWM法（简称SPWM），它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波，每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应局部波形下的面积，如图4所示。