DC-DC模塊化組合變流器的研究.pdf

1、電力電子系統(tǒng)集成是電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，系統(tǒng)集成DC-DC模塊化組合變流器的研究是其中的重要課題之一。為了克服在高壓大功率場(chǎng)合單個(gè)功率變換器具有輸入輸出電流脈動(dòng)大、功率器件的電壓應(yīng)力高、損耗大、變換器電磁干擾嚴(yán)重等缺點(diǎn)，本文研究了具有自然輸入(輸出)均壓與輸出(輸入)均流功能的DC-DC模塊化組合變流器。模塊化功率變換器的主要優(yōu)點(diǎn)有：功率器件的電壓與電流應(yīng)力低；通過(guò)引進(jìn)一定的冗余模塊，極大的提高了系統(tǒng)的可靠性；標(biāo)準(zhǔn)的功率變換器

2、模塊可以減小生產(chǎn)成本與開(kāi)發(fā)時(shí)間；功率模塊可以很容易的再組合來(lái)滿足多種輸入輸出功率等級(jí)的需要；可以提高系統(tǒng)的效率與功率密度，特別當(dāng)引進(jìn)交錯(cuò)控制技術(shù)的時(shí)候。 本文通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了兩種輸入端并聯(lián)輸出端串聯(lián)的模塊化直流變換器和一種輸入端串聯(lián)輸出端并聯(lián)的模塊化直流變換器的優(yōu)點(diǎn)。在這三種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)單元模塊在輸入端(或者輸出端)并聯(lián)來(lái)提高系統(tǒng)的功率等級(jí)，在輸出端(或者輸入端)串聯(lián)來(lái)滿足系統(tǒng)的高電壓等級(jí)需要。本文主要以全橋變換器單元為

3、研究對(duì)象，來(lái)揭示輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)以及輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化直流功率變換器的特點(diǎn)，其結(jié)論可以推廣到正激、推挽等電路。文中的控制方式引入了交錯(cuò)控制技術(shù)與恒定占空比技術(shù)，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。 文章首先研究了輸入端并聯(lián)輸出端對(duì)稱串聯(lián)的模塊化全橋變換器，得出了這種變換器具有各模塊單元輸出端二極管電壓應(yīng)力低、開(kāi)關(guān)管電流應(yīng)力小、輸出均壓、輸入均流、輸入輸出濾波器體積小等優(yōu)點(diǎn)。其次研究了輸入端并聯(lián)輸出端不對(duì)稱串聯(lián)的模塊化變換器，得出了這種結(jié)構(gòu)的變換

4、器具有輸入端并聯(lián)輸出端對(duì)稱串聯(lián)的模塊化全橋變換器的優(yōu)點(diǎn)外，還有輸出濾波電感數(shù)量少、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度高、系統(tǒng)損耗小等優(yōu)點(diǎn)。然后研究了輸入端串聯(lián)輸出端并聯(lián)的模塊化變換器，得出了這種變換器具有控制簡(jiǎn)單、輸入端開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力低、輸入均壓、輸出均流、輸入輸出濾波器體積小等優(yōu)點(diǎn)。 針對(duì)模塊組合變換器系統(tǒng)復(fù)雜，控制器設(shè)計(jì)難度大的特點(diǎn)，本文提出了基于能量貢獻(xiàn)等效的系統(tǒng)降階控制方法，降低了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。為了驗(yàn)證本文方案的實(shí)用性，分析了模塊元件參