【摘要】：隨著社會的不斷進(jìn)步,科技發(fā)展日新月異,高壓直流電源在各行各業(yè)應(yīng)用廣泛,人們對其性能的要求也逐漸提高�，F(xiàn)有的高壓直流電源具有體積小,效率高和調(diào)節(jié)周期快等優(yōu)點,但當(dāng)要求輸出電壓較高且各功率管承受開關(guān)應(yīng)力較低時,單個直流電源顯然不能滿足要求,將多個電源模塊進(jìn)行串并聯(lián)組合則能很好的解決這個問題。針對某船用設(shè)備需求,本文設(shè)計了一臺IPOS(Input-Parallel Output-Series)高頻高壓直流電源,通過輸入端并聯(lián),輸出端串聯(lián)來實現(xiàn)多電源模塊組合供電。單模塊主要技術(shù)指標(biāo)為:直流輸入50-100 V,高壓直流輸出5-15 kV,最大輸出功率為2.5 kW,具備過流過壓保護(hù)功能。本文提出了IPOS高頻高壓直流電源主電路拓?fù)?分析了高頻逆變諧振電路,通過計算完成了IGBT的選型,并進(jìn)行了LCC諧振電路穩(wěn)態(tài)建模和小信號分析,得到了確定LCC諧振參數(shù)的具體步驟;重點分析設(shè)計了高頻高壓變壓器,從簡化模型入手,完成了磁芯的選型、損耗的計算,根據(jù)實際參數(shù),在不同電壓等級下計算繞組的分段數(shù)、分層數(shù)及各層線圈數(shù),對比分析選擇了Z型纏繞方式,從多方面減小了變壓器分布電容,增強整體絕緣強度及散熱能力;建立了IPOS組合系統(tǒng)的小信號模型,并對其進(jìn)行特性分析,明確了相應(yīng)的傳遞函數(shù),通過對小信號模型的解耦分析,得到了輸出電壓、輸出均壓閉環(huán)環(huán)路增益,設(shè)計分析了PI調(diào)節(jié)器;利用Matlab搭建了系統(tǒng)模型,進(jìn)行仿真分析;軟硬件設(shè)計部分介紹了以dsPIC33F數(shù)字信號控制器為核心的控制電路,主要完成了AD采樣電路,PWM(Pulse Width Modulation)電路,過壓過流保護(hù)電路等硬件電路的設(shè)計與調(diào)試,系統(tǒng)各關(guān)鍵點電壓、電流波形的實時采樣,產(chǎn)生了PWM驅(qū)動波形,實現(xiàn)了發(fā)生過壓過流故障時的軟硬件保護(hù),并通過PI控制的調(diào)節(jié)實現(xiàn)了各模塊輸出均壓及輸出電壓的穩(wěn)定;最終,開發(fā)了IPOS高壓直流電源樣機,并進(jìn)行調(diào)試驗證,通過實驗證明了此電源拓?fù)湓O(shè)計及控制方式的正確性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2712702