發(fā)布時(shí)間：2017-09-04 10:41

  本文關(guān)鍵詞：輸入串聯(lián)輸出獨(dú)立的組合直流變換器均壓控制策略研究

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【摘要】：在中高輸入電壓場(chǎng)合,直流變換器面臨的電壓應(yīng)力較高,這使得普通電力電子器件的性能無(wú)法滿足電路要求。在組合直流變換器的輔助電源中,開(kāi)關(guān)器件同樣面臨電壓應(yīng)力過(guò)高的問(wèn)題,如果將輸入串聯(lián)輸出獨(dú)立(ISOI)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到輔助電源中,并把電壓控制分散到各個(gè)模塊中,這樣既降低了開(kāi)關(guān)器件的電壓應(yīng)力又滿足系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)要求。ISOI系統(tǒng)也面臨輸入不均壓?jiǎn)栴},需要采用有效的均壓控制策略使系統(tǒng)正常工作。本文首先提出了ISOI組合直流變換器的結(jié)構(gòu),根據(jù)變換器的工作原理,定量分析了各個(gè)模塊在輸入電壓和輸出電壓間的相互制約關(guān)系;提出了一種輸入均壓控制策略,并從負(fù)載擾動(dòng)和輸入擾動(dòng)兩方面對(duì)均壓控制的有效性進(jìn)行分析。為方便研究,對(duì)兩模塊ISOI組合直流變換器進(jìn)行設(shè)計(jì),并確定了主變換器的電路拓?fù)錇锽uck,給主變換器控制電路供電的輔助電源電路拓?fù)錇榉醇?主變換器和輔助電源均采用ISOI結(jié)構(gòu),并且都有各自的輸入均壓控制電路。對(duì)兩模塊ISOI反激組合變換器進(jìn)行仿真,初步驗(yàn)證了ISOI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性和輸入均壓控制策略的有效性。為了更好的分析和優(yōu)化系統(tǒng)性能,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了小信號(hào)建模。采用狀態(tài)空間法對(duì)單個(gè)Buck電路進(jìn)行建模并將模型推廣到兩模塊的ISOI Buck組合變換器,得到了控制到主模塊輸出電壓和控制到從模塊輸入電壓的傳遞函數(shù),據(jù)此設(shè)計(jì)的補(bǔ)償電路提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力;考慮到輔助電源的均壓控制在系統(tǒng)啟動(dòng)和空載時(shí)對(duì)系統(tǒng)具有保護(hù)作用,也對(duì)峰值電流控制(CPM)的斷續(xù)模式(DCM)反激電路進(jìn)行建模,并采取了與主變換器相同的方法來(lái)分析輔助電源系統(tǒng)。對(duì)主電路和輔助電源電路進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和器件選型,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制電路,并根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)補(bǔ)償電路進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。根據(jù)理論分析和設(shè)計(jì)方案,搭建了輸入電壓400V、輸出電壓50V的兩模塊ISOI組合直流變換器的電路。在負(fù)載不同、電壓波動(dòng)以及模塊器件參數(shù)有一定差異時(shí),驗(yàn)證了輸入均壓控制策略在系統(tǒng)處于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)都具有較好的均壓效果。
【關(guān)鍵詞】：輔助電源 輸入串聯(lián)輸出獨(dú)立 模塊化 輸入均壓控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 多模塊組合直流變換器結(jié)構(gòu)及輸入均壓控制策略研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 多模塊組合直流變換器結(jié)構(gòu)9-11
• 1.2.1.1 傳統(tǒng)多模塊組合直流變換器結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.1.2 ISOI組合直流變換器結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 多模塊組合直流變換器的輸入均壓控制策略11-16
• 1.2.2.1 集中式均壓控制策略11-14
• 1.2.2.2 分散式均壓控制策略14-16
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 ISOI組合直流變換器工作原理及仿真驗(yàn)證18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 ISOI組合直流變換器結(jié)構(gòu)及控制方案18-21
• 2.2.1 ISOI組合直流變換器結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.2 ISOI組合直流變換器控制方案19-20
• 2.2.3 ISOI組合直流變換器控制方案有效性分析20-21
• 2.3 ISOI反激組合變換器仿真21-25
• 2.3.1 仿真模型的搭建21-22
• 2.3.2 仿真結(jié)果分析22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 ISOI組合直流變換器模型建立及分析26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 ISOI Buck組合變換器建模及控制環(huán)路分析26-31
• 3.2.1 ISOI Buck組合變換器建模26-29
• 3.2.2 ISOI Buck組合變換器控制環(huán)路分析29-31
• 3.3 ISOI反激組合變換器建模及控制環(huán)路分析31-38
• 3.3.1 ISOI反激組合變換器建模31-37
• 3.3.2 ISOI反激組合變換器控制環(huán)路分析37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 ISOI組合直流變換器主電路與控制電路設(shè)計(jì)39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 ISOI組合直流變換器主要性能指標(biāo)及整體結(jié)構(gòu)39
• 4.3 主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算39-45
• 4.3.1 Buck濾波電感的設(shè)計(jì)39-41
• 4.3.2 反激變壓器的設(shè)計(jì)41-44
• 4.3.3 其他重要器件參數(shù)計(jì)算和選型44-45
• 4.4 控制電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算45-48
• 4.4.1 主變換器控制電路設(shè)計(jì)45-47
• 4.4.2 輔助電源控制電路設(shè)計(jì)47-48
• 4.5 ISOI組合直流變換器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)48-52
• 4.5.1 ISOI Buck組合變換器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)48-51
• 4.5.2 ISOI反激組合變換器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 ISOI組合直流變換器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建53-54
• 5.3 ISOI Buck組合變換器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-60
• 5.3.1 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-56
• 5.3.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-58
• 5.3.3 電路參數(shù)不一致實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-60
• 5.4 ISOI反激組合變換器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：791054