输入串联输出串联逆变器系统的控制策略

论文摘要

近些年来,电力电子系统集成受到越来越多的关注,标准化的模块串并联技术也成为研究的热点之一。输入串联输出串联（Input-Series and Output-Series,ISOS）逆变器系统适用于高压输入输出、大功率的逆变器应用场合。为了保证系统正常工作,必须确保每个模块均分总的输入电压和输出电压。本文首先分析ISOS逆变器系统各个模块输入均压和输出均压之间的约束关系,然后提出两种控制策略,即输出均压控制策略和输入均压控制策略。通过分析指出输出均压控制策略不能保证系统稳定工作,而输入均压控制策略能够有效地保证各个模块输入均压和输出均压。提出了控制各模块输入均压和输出电压相位一致的具体实现方法,在此基础上提出ISOS逆变器系统的一种带有三个闭环的输入均压控制策略,包括:系统输出电压外环、各个模块独自的电流内环和各模块独自的输入电压均压环。各模块电流内环控制各模块的输出滤波电容电流,电流内环以系统输出电压外环的输出作基准,输入均压环通过调节各个模块电容电流的幅值实现控制各个模块输入均压。论文对所提出的输入均压控制策略进行了仿真和实验验证,结果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 模块化电源系统
• 1.2 组合变换器系统的研究现状
• 1.2.1 组合直流变换器系统的研究现状
• 1.2.2 组合逆变器系统的研究现状
• 1.3 本文研究的内容
• 1.4 本文研究的意义
• 第二章 ISOS 逆变器系统的控制策略
• 2.1 ISOS 逆变器系统模块之间输入和输出的关系
• 2.1.1 ISOS 逆变器系统介绍
• 2.1.2 输入均压和输出均压之间的约束关系
• 2.2 采用输出均压控制策略的系统稳定性分析
• 2.3 输入均压控制策略的实现
• 2.3.1 控制输入均压的实现
• 2.3.2 控制输出电压相位一致的实现
• 2.3.3 基于输入均压控制的三环控制策略
• 2.4 控制电感电流相等的输入均压控制策略
• 2.5 小结
• 第三章 ISOS 逆变器系统的仿真分析
• 3.1 ISOS 逆变器系统仿真模型的建立
• 3.1.1 标准模块主电路拓扑的选择
• 3.1.2 逆变器电流滞环控制技术
• 3.1.3 ISOS 逆变器系统仿真模型
• 3.2 仿真参数及原理图
• 3.2.1 仿真参数
• 3.2.2 仿真原理图
• 3.3 仿真结果及分析
• 3.3.1 采用电容电流反馈控制的输入均压控制策略的稳态仿真
• 3.3.2 采用电容电流反馈控制的输入均压控制策略的动态仿真
• 3.3.3 采用电感电流反馈控制的输入均压控制策略的稳态仿真
• 3.3.4 采用电感电流反馈控制的输入均压控制策略的动态仿真
• 3.4 小结
• 第四章 ISOS 逆变器实验样机的设计
• 4.1 系统的性能指标
• 4.2 单模块DC-DC 级的设计
• 4.2.1 主电路的设计
• 4.2.2 控制电路的设计
• 4.2.3 变压器的设计
• 4.2.4 谐振电感的设计
• 4.2.5 输出滤波电感设计
• 4.2.6 功率器件选择
• 4.3 单模块DC-AC 级的设计
• 4.3.1 主电路及控制电路的设计
• 4.3.2 单相正弦波基准电路的设计
• 4.3.3 输出滤波电感的设计
• 4.3.4 输出滤波电容的选取
• 4.3.5 主功率开关管的设计
• 4.3.6 驱动电路的设计
• 4.4 输入均压控制环的设计
• 4.5 实验验证
• 4.6 小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文总结
• 5.2 下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研项目