現(xiàn)如今電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展,越來越高的功率和電壓等級需求應(yīng)運而生,對電力電子器件的耐壓等要求也越來越高,軌道交通直流供電系統(tǒng)就存在這樣的問題。多模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(Series-input and Parallel-output,ISOP)所組成的雙向DC/DC變換器系統(tǒng)作為這一問題的一種解決方案,非常適用于輸入電壓高、輸出電流大、功率等級高的場合。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,實現(xiàn)其輸入均壓輸出均流的控制是十分必要的問題。不僅如此,單個模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也影響到系統(tǒng)的正常工作。本文從單個模塊的參數(shù)要求出發(fā),為了適應(yīng)寬電壓范圍的輸入輸出,并綜合考慮器件選型、成本及損耗,采用了一種兩級拓?fù)浣M成的雙向隔離DC/DC變換器。第一級為三電平雙向Buck/Boost電路,起到穩(wěn)定中間直流電壓的作用;第二級為雙向隔離DC/DC,能夠?qū)崿F(xiàn)隔離變換。并對其工作原理、調(diào)制及控制策略進(jìn)行了研究,驗證了該整體拓?fù)淠軌驅(qū)崿F(xiàn)寬范圍的電壓輸入并穩(wěn)定輸出。針對多模塊的ISOP系統(tǒng)輸入側(cè)均壓和輸出側(cè)均流的問題,考慮到系統(tǒng)在軌道交通直流母線輔助供電層面的應(yīng)用背景,設(shè)計了一種模塊級的改進(jìn)下垂均壓控制策略,以輸入電壓控制輸出電感電流,可以在不切換底層控制策略的情況下,實現(xiàn)控制模式的改變。由于采用分散式控制,每個模塊只采集自己的電壓電流,可靠性更高。在此基礎(chǔ)上還應(yīng)用二次調(diào)節(jié),從正向和反向分別實現(xiàn)輸入均壓和輸出均流的控制,保障系統(tǒng)失電的時候也能正常工作。通過建立子模塊拓?fù)涞钠骄_關(guān)模型,并利用小信號分析法進(jìn)行了參數(shù)的設(shè)計,根據(jù)根軌跡分布圖分別分析了在給定參數(shù)下單個模塊第一級和第二級拓?fù)涞姆�(wěn)定性;對于整個系統(tǒng),從串聯(lián)的輸入側(cè)和并聯(lián)的輸出側(cè)分別建立小信號模型,并推導(dǎo)等效阻抗模型及電壓電流擾動的傳遞函數(shù)特征方程,在給定參數(shù)下分析了串聯(lián)側(cè)以及并聯(lián)側(cè)不同模塊數(shù)量對等效阻抗的影響。得出了子模塊的數(shù)目并不會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定且并聯(lián)側(cè)的電流擾動對根軌跡的分布影響較大的結(jié)論。針對以上控制策略,首先在Matlab/Simulink平臺中搭建了仿真模型,驗證其可行性;然后設(shè)計了單模塊實驗平臺并進(jìn)行驗證;最后利用RT-LAB半實物平臺實現(xiàn)了對ISOP系統(tǒng)的控制策略的實驗驗證。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

圖２－４有源工況下ＩＳＯＰ系統(tǒng)拓?fù)鋱D??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＩＳＯＰ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗｉｔｈ?ａｃｔｉｖｅ?ｉｎｐｕｔ??，２－５，工

圖２－６?ＩＳＯＰ系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－６?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＩＳＯＰ?ｓｙｓｔｅｍ??

圖２－５無源工況下ＩＳＯＰ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．２－５?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＩＳＯＰ?ｓｙｓｔｅｍ?ｗｉｔｈ?ｐａｓｓｉｖｅ?ｉｎｐｕｔ??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2893850