输入并联输出串联组合变换器控制策略的研究

论文摘要

近些年来,随着电力电子技术的发展,电力电子系统集成受到越来越多的关注,其中标准化模块的串并联技术成为研究热点之一。输入并联输出串联型（Input-Parallel and Output-Series,IPOS）组合变换器适用于大功率高输出电压的场合。要保证IPOS组合变换器正常工作,必须保证其各模块的输出电压均衡。本文首先揭示了IPOS组合变换器中每个模块输入电流均分和输出电压均分之间的关系,在此基础上提出一种输出均压控制方案,该方案对系统输出电压调节没有影响。选择移相控制全桥（Full-Bridge,FB）变换器作为基本模块,对n个全桥模块组成的IPOS组合变换器建立小信号数学模型,推导出采用输出均压控制方案的IPOS-FB系统的数学模型,该模型证明各模块输出均压闭环不影响系统输出电压闭环的调节,给出了模块输出均压闭环和系统输出电压闭环的补偿网络参数设计。对于IPOS组合变换器,采用交错控制,由于电流纹波抵消效应,输入滤波电容容量可大大减小;由于电压纹波抵消作用,在相同的系统输出电压纹波下,各模块的输出滤波电容可大大减小,由此可以提高变换器的功率密度。根据所提出的输出均压控制策略,在实验室研制了一台由两个1kW全桥模块组成的IPOS-FB原理样机,每个模块输入电压为270V,输出电压为180V。并进行了仿真和实验验证,结果均表明本控制方案是正确有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电力电子系统集成技术
• 1.2 IPOS 组合变换器
• 1.3 本文研究内容及意义
• 第二章 IPOS 组合变换器的输出均压控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 输入均流与输出均压的关系
• 2.3 IPOS-FB 组合变换器影响均压的因素
• 2.3.1 谐振电感对输出均压的影响
• 2.3.2 输出滤波电感对输出均压的影响
• 2.3.3 导通压降对输出均压的影响
• 2.3.4 输出滤波电容对输出均压的影响
• 2.3.5 原边占空比对输出均压的影响
• 2.4 输入均流控制策略
• 2.5 输出均压控制策略
• 2.6 交错控制策略
• 2.6.1 输入电流纹波抵消效应
• 2.6.2 输出滤波电容的纹波效应
• 2.7 仿真验证
• 2.8 本章小结
• 第三章 IPOS-FB 组合变换器建模与设计
• 3.1 引言
• 3.2 IPOS-FB 组合变换器小信号模型
• 3.3 IPOS-FB 组合变换器的小信号模型闭环结构
• 3.4 闭环参数设计
• 3.4.1 系统输出电压闭环设计
• 3.4.2 模块输出均压闭环设计
• 3.5 仿真验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 原理样机的设计和实验结果
• 4.1 引言
• 4.2 主电路参数设计
• 4.2.1 主要技术指标
• 4.2.2 变压器的设计
• 4.2.3 谐振电感的设计
• 4.2.4 输出滤波电感的设计
• 4.2.5 输出滤波电容的设计
• 4.2.6 功率器件的选择
• 4.3 控制电路设计
• 4.3.1 输出均压控制策略
• 4.3.2 交错控制电路
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文小结
• 5.2 下一步要做的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间撰写的学术论文