本文關鍵詞：高功率密度DC-AC變流器并聯(lián)系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在航空、機場和船舶機車等場合中,對中頻DC-AC變流器的功率密度、功率等級、體積和重量的要求不斷提高。本文以研制兩臺6kVA高功率密度中頻輸出DC-AC變流器為研究目標,并通過并聯(lián)控制實現(xiàn)了冗余和大容量供電。采用前級DC-DC和后級DC-AC兩級變換結構,在進行電氣隔離的同時,實現(xiàn)了高功率密度。首先,本文介紹了DC-DC變換器和DC-AC變換器的一些典型拓撲結構并分析了各自的優(yōu)缺點,根據項目要求提出了前級IPOS (Input Parallel Output Series)結構的ZVS (Zero Voltage Switching)移相全橋變換器、后級三相四線T型三電平逆變器的兩級變換方案。前級DC-DC部分通過高頻變壓器隔離可以有效減小變壓器的體積和重量,通過移相全橋的帶載軟開關特性可以使系統(tǒng)效率有所提升。后級使用三電平逆變器結構,有利于減小電磁干擾,降低輸出電壓諧波含量,所需的輸出濾波電感體積和重量也有所降低,提高了裝置的功率密度。其次分別對前級DC-DC和后級DC-AC系統(tǒng)進行電氣參數和控制參數設計。前級采用模擬控制系統(tǒng),兩個移相全橋模塊獨立控制,通過合適的補償環(huán)路設計實現(xiàn)系統(tǒng)快速響應解決了兩級變換結構中間級電容容量較大的問題,能夠在逆變器帶負載情況下保證輸出電壓穩(wěn)定。后級采用數字控制系統(tǒng),針對中頻逆變電源的特點,采用帶負載電流前饋的電壓電流瞬時值雙閉環(huán)控制策略,并將PR(Proportional Resonant)控制器應用于逆變器控制系統(tǒng)中。最后介紹了兩臺變流器組成的系統(tǒng)的并聯(lián)控制策略,采用功率下垂控制方式進行并聯(lián),具有無互聯(lián)通信線、可靠性高、冗余性好等特點,在分析后級逆變器并聯(lián)環(huán)流和功率下垂特性的基礎上,引入虛擬阻抗,實現(xiàn)了輸出阻抗可設計的目的,減小了有功無功功率的耦合程度,抑制了并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流,提高了功率均分性能。通過軟件仿真和實驗結果驗證了所提出方案和控制策略的有效性和可行性。
【關鍵詞】：高功率密度 移相全橋 T型三電平 PR控制 下垂控制 虛擬阻抗
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 隔離型DC-DC變換器簡介12-15
• 1.2.1 隔離型DC-DC變換器分類12-14
• 1.2.2 典型隔離型DC-DC變換器簡介14-15
• 1.3 三相逆變器的拓撲簡介15-17
• 1.3.1 三相三線逆變器15
• 1.3.2 三個單相構成的三相逆變器15-16
• 1.3.3 分裂電容式三相四線逆變器16
• 1.3.4 帶△/Y0變壓器的三相逆變器16
• 1.3.5 三相四橋臂逆變器16-17
• 1.3.6 上下獨立電源三相四線逆變器17
• 1.4 多電平技術簡介17-20
• 1.4.1 二極管箝位型三電平結構18
• 1.4.2 飛跨電容型三電平結構18-19
• 1.4.3 級聯(lián)H橋三電平結構19
• 1.4.4 T型三電平結構19-20
• 1.5 本文研究內容20-22
• 2 IPOS移相全橋變換器分析與設計22-40
• 2.1 整體結構設計22
• 2.2 移相全橋變換器簡介和主要問題分析22-28
• 2.2.1 工作原理分析22-26
• 2.2.2 ZVS軟開關條件26-27
• 2.2.3 占空比丟失問題27-28
• 2.3 電氣參數設計28-31
• 2.3.1 器件選擇28-29
• 2.3.2 輸入電容設計29
• 2.3.3 隔直電容設計29
• 2.3.4 變壓器設計29-30
• 2.3.5 輸出濾波器設計30-31
• 2.4 控制參數設計31-36
• 2.4.1 移相全橋變換器模型31-33
• 2.4.2 電壓閉環(huán)控制設計33-36
• 2.5 仿真與實驗36-40
• 2.5.1 仿真驗證36-38
• 2.5.2 實驗驗證38-40
• 3 三相四線T型三電平逆變器分析與設計40-63
• 3.1 T型三電平逆變器原理分析40-43
• 3.1.1 工作原理分析40-42
• 3.1.2 調制方式42-43
• 3.2 電氣參數設計43-46
• 3.2.1 器件選擇43-44
• 3.2.2 輸出濾波器設計44-46
• 3.3 控制參數設計46-59
• 3.3.1 三相四線PWM逆變器模型46-49
• 3.3.2 比例諧振控制器特性49-53
• 3.3.3 電壓電流雙環(huán)控制設計53-59
• 3.4 仿真與實驗59-63
• 3.4.1 仿真驗證59-60
• 3.4.2 實驗驗證60-63
• 4 變流器并聯(lián)系統(tǒng)分析與設計63-82
• 4.1 逆變器并聯(lián)策略簡介63-67
• 4.1.1 有線并聯(lián)控制策略63-66
• 4.1.2 無線并聯(lián)控制策略66-67
• 4.2 功率下垂控制策略分析67-72
• 4.2.1 并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流分析68-70
• 4.2.2 不同阻抗條件下的功率下垂特性70-72
• 4.3 基于虛擬阻抗的輸出阻抗設計72-76
• 4.3.1 逆變器等效模型72-74
• 4.3.2 基于虛擬阻抗的輸出阻抗設計74-76
• 4.4 下垂控制器參數設計76-79
• 4.5 仿真與實驗79-82
• 4.5.1 仿真驗證79-80
• 4.5.2 實驗驗證80-82
• 5 總結和展望82-84
• 5.1 工作總結82-83
• 5.2 工作展望83-84
• 參考文獻84-88
• 碩士期間發(fā)表的論文88-89
• 附錄：6KVA高功率密度DC-AC變流器樣機照片89

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