【摘要】：隨著新能源汽車、數(shù)據(jù)通訊、航空航天等技術(shù)的發(fā)展,大功率直流供電電源容量的要求越來(lái)越大,而單模塊直流大電源由于冗余性和靈活性較差,已經(jīng)不能適用于超大功率應(yīng)用場(chǎng)合。因此,研究設(shè)計(jì)適用于大容量系統(tǒng)的多模塊化直流電源是直流大電源發(fā)展的一個(gè)重要方向。根據(jù)多模塊化直流電源的構(gòu)成,本文研究了模塊化電源變換器的拓?fù)浼捌淇刂品椒?和多模塊并聯(lián)均流技術(shù)。本文確定了移相全橋ZVS DC/DC變換器為模塊化電源的主拓?fù)?分析了傳統(tǒng)型移相全橋變換器的工作原理和關(guān)鍵性問(wèn)題,比較了眾多拓?fù)涓倪M(jìn)方案,選擇了基于二極管鉗位的改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);并根據(jù)應(yīng)用中的輸入輸出指標(biāo),設(shè)計(jì)了元器件參數(shù),完成了直流電源模塊的電路設(shè)計(jì)。深入分析了單模塊移相全橋變換器的基本控制方法,根據(jù)負(fù)載大小不同,使用PWM switch model法建立了移相全橋變換器的CCM模式與DCM模式下的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型;并針對(duì)CCM模式,設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)PI參數(shù),針對(duì)DCM模式,設(shè)計(jì)了單電壓環(huán)PI參數(shù),通過(guò)MATLAB仿真模型,驗(yàn)證了閉環(huán)控制的合理性;同時(shí),為了解決電源開關(guān)頻率高與DSP等數(shù)字處理器計(jì)算速度慢的矛盾,推導(dǎo)了全橋變換器中預(yù)測(cè)電流算法的精確控制模型,并搭建仿真證明其有效性。對(duì)于多個(gè)直流電源模塊的并聯(lián)均流問(wèn)題,分析了均流的內(nèi)在工作原理,確定了調(diào)節(jié)輸出阻抗和開路電壓這兩種均流方式。針對(duì)目前存在的常用均流方式進(jìn)行了深入分析,并比較了常見(jiàn)的均流改善措施,確定了本文使用的內(nèi)置電流環(huán)的改進(jìn)均流結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了均流環(huán)控制參數(shù),并搭建仿真驗(yàn)證了改進(jìn)均流結(jié)構(gòu)的效果。結(jié)合本文確定的改進(jìn)均流結(jié)構(gòu),研究了直流并聯(lián)系統(tǒng)的純數(shù)字化多模塊均流控制方法。完成了基于DSP的數(shù)字化多模塊均流系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì),并在兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上驗(yàn)證了原理可行性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46
【圖文】：

橋 ZVS DC/DC 變換器的研究ZVS DC/DC變換器作為中大功率直流電源的主流拓?fù)洌瑑H需要添加簡(jiǎn)單的無(wú)制就能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)性能，具有很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛而深入地研全橋 ZVS 變換器的研究主要集中在改進(jìn)拓?fù)浜透倪M(jìn)控制技術(shù)兩個(gè)方面：相全橋 ZVS DC/DC 變換器的改進(jìn)拓?fù)?ZVS DC/DC 變換器作為中大功率直流變換器的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得到了廣泛結(jié)構(gòu)同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，如 ZVS 范圍窄、占空比丟失、直流偏磁、副邊二這些結(jié)構(gòu)性缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多改進(jìn)方法[7-12]。，F(xiàn)red C 等人提出通過(guò)在變壓器一次側(cè)串聯(lián)飽和電感，用以減小占空比丟失。飽和電感在電源向負(fù)載供電時(shí)線性工作，在一次側(cè)環(huán)流時(shí)呈現(xiàn)飽和特性，現(xiàn) ZVS，并減小占空比丟失。但飽和電感僅工作于雙象限，導(dǎo)致熱應(yīng)力問(wèn)電感與高頻變壓器二次繞組串聯(lián)，使飽和電感工作在第一象限，有效解決了是飽和電感儲(chǔ)能有限，很難實(shí)現(xiàn)輕載時(shí)滯后橋臂的 ZVS 性能。

圖 1-2 變壓器一次側(cè)加鉗位二極管的移相全橋 ZVS 變換器改進(jìn)拓?fù)?11 中，華中科技大學(xué)王曉佳，總結(jié)了幾種滯后橋臂并聯(lián)無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬負(fù)載范圍主要有 LC、LCC 和 LCD 三種基本形式，其中 LCD 形式的主拓?fù)淙鐖D 1-3 所示。在或關(guān)斷時(shí)，用輔助電路的電感能量與諧振電感 Lr的能量一起給諧振電容充放電，增大額定負(fù)載范圍[11]。另外 LC、LCC 兩種是基于 LCD 拓?fù)涞幕?jiǎn)。本拓?fù)涞闹饕淙秉c(diǎn)電流不能跟隨負(fù)載值變化，增加了額外損耗。所以更前沿的研究是期望輔助電流受負(fù)，以此減小輔助網(wǎng)絡(luò)的損耗。

圖 1-2 變壓器一次側(cè)加鉗位二極管的移相全橋 ZVS 變換器改進(jìn)拓?fù)�，華中科技大學(xué)王曉佳，總結(jié)了幾種滯后橋臂并聯(lián)無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬負(fù)載有 LC、LCC 和 LCD 三種基本形式，其中 LCD 形式的主拓?fù)淙鐖D 1-3 所示斷時(shí)，用輔助電路的電感能量與諧振電感 Lr的能量一起給諧振電容充放電，載范圍[11]。另外 LC、LCC 兩種是基于 LCD 拓?fù)涞幕?jiǎn)。本拓?fù)涞闹饕洳荒芨S負(fù)載值變化，增加了額外損耗。所以更前沿的研究是期望輔助電流此減小輔助網(wǎng)絡(luò)的損耗。

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本文編號(hào)：2800598