论文题目: 高频交流环节AC/AC变换器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 李磊
导师: 胡育文,陈道炼
关键词: 高频交流环节,变换器,周波变换器,电压源,电流源
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高频交流环节 AC/AC 变换技术,是电力电子学的前沿研究课题和实现新型正弦交流稳压器、电子变压器、交流调压器和同频波形变换器的关键技术基础。本文主要研究新颖的高频交流环节 AC/AC 变换器电路结构与拓扑族设计、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数选取、变换器性能比较,并在理论、仿真研究的基础上进行试验研究,设计并研制了 1kVA 双极性、单极性移相控制电压源和 500VA 电流源高频交流环节AC/AC 变换器原理样机。 本文首先论述了 AC/AC 变换器的现状、发展以及应用前景。 首次提出了高频交流环节 AC/AC 变换器新概念,即基于正激 Forward 变换器的电压源型和基于反激Flyback变换器的电流源型高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。 提出并研制了与电网电压 n 倍频(分频)信号同步的基准正弦电路。该电路具有基于全数字化技术、输出电压与电网电压 n 倍频(分频)同步、THD 小、幅值可调但不受电网电压波动的影响、简单实用、价格低廉等优点。 提出了电压源高频交流环节 AC/AC 变换器双极性移相控制策略的三种实现方案、单极性移相控制策略及其三种实现方案,有效地解决了周波变换器采用传统 PWM控制时固有的电压过冲现象。深入研究了双极性、单极性移相控制电压源高频交流环节 AC/AC 变换器的控制策略、稳态原理特性、以及关键电路参数设计准则。采用状态空间平均法,建立了双极性、单极性移相控制电压源高频交流环节 AC/AC 变换器的平均模型,获得了变换器的外特性曲线。 深入研究了电流源高频交流环节 AC/AC 变换器的具有输入电压极性和工作模式选择的电压瞬时值反馈控制策略、稳态原理特性、以及关键电路参数设计准则,获得了变换器的外特性曲线。 设计并研制成功的 1kVA 220V±10%(50Hz)/110V(50Hz)双极性、单极性移相控制电压源和 500VA 220V±15%(50Hz)/220V(50Hz)电流源高频交流环节 AC/AC 变换器原理样机表明,这类变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、功率密度高、变换效率高、网侧功率因数高、无音频噪音、体积重量小等优点。 对双极性与单极性移相控制电压源高频交流环节 AC/AC 变换器、电压源与电流源高频交流环节 AC/AC 变换器进行了比较研究。 最后,对全文进行了总结,并对以后进一步的工作做了展望。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 AC/AC 变换器的现状与发展
1.2.1 交－直－交型AC/AC 变换器
1.2.2 交－交型AC/AC 变换器
1.3 AC/AC 变换器的应用前景
1.4 本文主要意义和研究内容
1.4.1 本文主要意义
1.4.2 本文主要研究内容
1.5 结论
第二章 高频交流环节AC/AC 变换器电路结构与拓扑族
2.1 引言
2.2 电压源高频交流环节AC/AC 变换器电路结构与拓扑族
2.2.1 电路结构与拓扑族
2.2.2 控制策略
2.3 电流源高频交流环节AC/AC 变换器电路结构与拓扑族
2.3.1 电路结构与拓扑族
2.3.2 控制策略
2.4 结论
第三章 高频交流环节AC/AC 变换器基准正弦电路研究
3.1 引言
3.2 电路构成原理
3.2.1 电网电压取样和正弦波/方波转换电路
3.2.2 n 倍频或n 分频电路
3.2.3 时钟信号形成电路
3.2.4 相位同步电路
3.2.5 正弦波幅值和极性控制电路
3.2.6 正弦波产生电路
3.3 关键电路参数设计
3.3.1 CD40468 的外接电阻R4、R5和外接电容C4的设计
3.3.2 CD40468 低通滤波器R3、C3的设计
3.4 试验结果
3.5 结论
第四章 双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC 变换器研究
4.1 引言
4.2 双极性移相控制策略
4.3 稳态分析
4.3.1 开关状态及其等效电路
4.3.2 外特性
4.3.3 工作模式分析
4.3.4 高频变压器磁化状态分析
4.4 仿真分析与讨论
4.4.1 开环仿真
4.4.2 闭环仿真
4.4.3 几个关键问题的讨论与仿真
4.5 设计与原理试验
4.5.1 功率电路
4.5.2 控制电路
4.5.3 功率电路设计与参数选择
4.5.4 原理试验结果与讨论
4.6 结论
第五章 单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC 变换器研究
5.1 引言
5.2 电路结构与拓扑族
5.3 单极性移相控制策略
5.4 稳态分析
5.4.1 开关状态及其等效电路
5.4.2 外特性
5.4.3 工作模式分析
5.4.4 高频变压器磁化状态分析
5.5 原理样机的设计与试验
5.5.1 系统构成
5.5.2 功率电路
5.5.3 控制电路
5.5.4 机内辅助高频开关电源
5.5.5 功率电路设计与参数选择
5.5.6 原理样机试验结果与讨论
5.6 结论
第六章 电流源高频交流环节AC/AC 变换器研究
6.1 引言
6.2 控制策略
6.3 稳态分析
6.3.1 四种工作模式
6.3.2 稳态原理
6.3.3 外特性
6.4 关键电路参数设计
6.4.1 功率电路
6.4.2 控制电路
6.5 原理样机的设计与试验
6.5.1 系统构成
6.5.2 功率电路
6.5.3 控制电路
6.5.4 机内辅助高频开关电源
6.5.5 功率电路设计与参数选择
6.5.6 原理样机试验结果与讨论
6.6 结论
第七章高频交流环节AC/AC 变换器性能比较研究
7.1 双、单极性移相控制高频交流环节AC/AC 变换器的性能比较
7.1.1 高频变压器匝比
7.1.2 高频变压器铁损
7.1.3 输出滤波器
7.1.4 功率开关电压应力
7.1.5 功率开关电流应力
7.1.6 高频变压器铜损
7.2 电压源、电流源高频交流环节AC/AC 变换器的性能比较
7.3 结论
第八章 结束语
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文与获得的奖励
附录
发布时间: 2005-07-08
参考文献
- [1].基于高频交流结构的宽适应变换器研究[D]. 张迪.哈尔滨工业大学2017
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