【摘要】：高壓直流變換技術(shù)在軌道交通、航天器供電系統(tǒng)、柔性直流輸電系統(tǒng)等場(chǎng)合均有廣泛應(yīng)用,較高的直流母線電壓對(duì)變換器的器件選型、系統(tǒng)絕緣、可靠性設(shè)計(jì)帶來很大挑戰(zhàn)。串并聯(lián)技術(shù)通過多個(gè)子模塊的串聯(lián)能夠降低每個(gè)模塊的電壓應(yīng)力,解決上述直流高壓帶來的問題。模塊串并聯(lián)技術(shù)朝著積木式搭建、高可靠性、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方向發(fā)展,使組合后的系統(tǒng)具有可媲美單模塊系統(tǒng)的特性。研究的關(guān)鍵點(diǎn)在于任何工作條件下子模塊間的平均穩(wěn)定運(yùn)行,因此設(shè)計(jì)中需要保證在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式下子模塊的電壓電流應(yīng)力不超限,為達(dá)到這一期望目標(biāo),模塊串并聯(lián)技術(shù)著重于均壓均流控制策略的研究。本文旨在提高組合系統(tǒng)的輸出動(dòng)態(tài)特性、提高可靠性以及縮短研發(fā)時(shí)間,從子模塊拓?fù)漕愋偷倪x擇、均壓均流控制策略的設(shè)計(jì)、參數(shù)失配影響的分析等方面深入開展輸入串聯(lián)型組合變換器控制策略及其關(guān)鍵技術(shù)的研究。首先,針對(duì)同占空比控制的組合變換器子模塊拓?fù)溥x擇問題,提出了一種基于穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)模型的拓?fù)渥匀痪鶋悍�(wěn)定性的分析方法,進(jìn)而推導(dǎo)出三種基本類型拓?fù)涞姆�(wěn)定性結(jié)論,為子模塊拓?fù)涞倪x型提供合理建議。此外針對(duì)組合系統(tǒng)輸出動(dòng)態(tài)特性不理想的問題,研究了一種具有高動(dòng)態(tài)輸出響應(yīng)性能,基于峰值電流控制的輸入均壓策略,適用于輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)連接的系統(tǒng)中,將峰值電流控制對(duì)母線擾動(dòng)免疫的優(yōu)點(diǎn)與輸入均壓控制相結(jié)合,可使組合系統(tǒng)在母線高電壓、高斜率、寬范圍變化時(shí),仍具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)輸出特性和動(dòng)態(tài)輸入均壓特性。其次,針對(duì)在具有輔助源的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)連接的組合系統(tǒng)中,傳統(tǒng)輸入側(cè)均壓控制策略里高壓隔離采樣環(huán)節(jié)所引起的電路延遲和絕緣隱患問題,提出了一種輸出電流差控制策略。該方法只采樣系統(tǒng)輸出低壓端共地的電流和電壓信息進(jìn)行運(yùn)算,即可實(shí)現(xiàn)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)系統(tǒng)輸出端的精確均流,省去控制電路中的隔離器件,有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)均壓特性和可靠性。再次,針對(duì)輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)連接的系統(tǒng),從輸入端實(shí)現(xiàn)均壓控制的方法電路中高壓隔離器件帶來的絕緣問題及多模塊備份困難的問題,提出一種輸出電壓差控制策略。該方法中所有采樣的狀態(tài)量共地位于輸出側(cè),解決了信號(hào)隔離的問題,并且控制策略采用主從工作模式,可進(jìn)一步提高為自動(dòng)主從模式,在實(shí)現(xiàn)熱插拔和模塊備份功能的同時(shí)輸出電壓差控制策略仍保持簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu),適合應(yīng)用于多模塊系統(tǒng)中。最后,針對(duì)現(xiàn)有均壓控制策略在開發(fā)組合系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)量龐大、研發(fā)周期長(zhǎng)的問題,提出了一種輸入側(cè)并聯(lián)MOSFET的均壓控制策略,將已有的閉環(huán)模塊按照需求直接進(jìn)行擴(kuò)展連接,恒壓型模塊進(jìn)行輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)組合,恒流型模塊進(jìn)行輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)組合。該方案省去主拓?fù)浼拜敵鲭妷嚎刂骗h(huán)的設(shè)計(jì)過程,減少組合系統(tǒng)的研發(fā)時(shí)間,并且輸入輸出端具有較好的動(dòng)態(tài)均壓特性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589863