多相多電平諧振直流變換器拓?fù)淅碚摵涂刂撇呗匝芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-08-14 00:31
本文關(guān)鍵詞：多相多電平諧振直流變換器拓?fù)淅碚摵涂刂撇呗匝芯?/strong>
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【摘要】：在電動(dòng)汽車和軌道交通輔助電源等高壓大功率場(chǎng)合,開關(guān)管電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力較高,開關(guān)管選擇困難,多相多電平(Multi-phase multi-level,MPML)結(jié)構(gòu)可降低開關(guān)管電壓電流應(yīng)力,有效滿足高壓大功率需求。本文分別從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輸出端電氣特性和控制策略角度進(jìn)行了MPML直流變換器的推演。從原邊開關(guān)管結(jié)構(gòu)出發(fā),提出兩種MPML直流變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即橫向擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和縱向擴(kuò)展結(jié)構(gòu);由輸出端電氣特性的不同可推演得到電壓源型和電流源型MPML直流變換器拓?fù)?從不同的控制策略角度——變頻控制策略和定頻控制策略,可推演得到諧振型和PWM型MPML直流變換器。結(jié)合多電平結(jié)構(gòu)、多相結(jié)構(gòu)和諧振變換器的優(yōu)點(diǎn),采用縱向擴(kuò)展結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)渫蒲?分別提出了模塊化MPML LLC諧振變換器和MPML LCC諧振變換器,以三個(gè)模塊結(jié)構(gòu)為例,詳細(xì)分析了變頻控制策略下的MPML LLC諧振變換器和MPML LCC諧振變換器的工作原理和基本特性,通過基波分析法得到兩種變換器的等效電路模型和輸入輸出電壓增益曲線,針對(duì)增益曲線下的不同工作區(qū)域分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì),分別完成了540V~660V輸入、400V/5A輸出的原理樣機(jī),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性�？紤]到MPML諧振變換器在寬輸入電壓和寬負(fù)載范圍情況下開關(guān)頻率調(diào)節(jié)范圍較寬,不利于磁性元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此,以MPML LLC諧振變換器為例,提出定頻不對(duì)稱控制策略,分析不對(duì)稱控制方式下變換器的工作原理和基本特性,設(shè)計(jì)變換器參數(shù),搭建了一臺(tái)540V~660V輸入、400V/5A輸出的原理樣機(jī),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文所提出的模塊化MPML諧振變換器優(yōu)點(diǎn)如下:多電平結(jié)構(gòu)使得原邊開關(guān)管的電壓應(yīng)力僅為輸入電壓的1/n,n為模塊數(shù),多相結(jié)構(gòu)可有效降低開關(guān)管電流定額,尤其適用于高壓大功率變換場(chǎng)合。采用變頻控制策略,在寬電壓和寬負(fù)載范圍內(nèi),所有原邊開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān),所有副邊整流管實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)。采用定頻不對(duì)稱控制策略,可以優(yōu)化磁性元件的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：多相多電平 諧振變換器 LLC LCC 變頻控制 定頻控制 ZVS ZCS
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】： - 摘要4-5
- ABSTRACT5-13
- 注釋表13-15
- 第一章 緒論15-25
- 1.1 概述15
- 1.2 適用于高壓大功率場(chǎng)合的直流變換器拓?fù)浒l(fā)展現(xiàn)狀15-20
- 1.2.1 器件、模塊的串并聯(lián)15-16
- 1.2.2 三相型直流變換器16-17
- 1.2.3 三相三電平直流變換器17-19
- 1.2.4 具有模塊化結(jié)構(gòu)的多電平變換器19-20
- 1.3 適用于高壓大功率場(chǎng)合的MPML直流變換器拓?fù)渫蒲?/span>20-23
- 1.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度20-22
- 1.3.2 輸出端電氣特性角度22-23
- 1.3.3 控制策略角度23
- 1.4 本文研究意義和主要內(nèi)容23-25
- 1.4.1 研究意義23-24
- 1.4.2 主要內(nèi)容24-25
- 第二章 變頻控制MPML LLC諧振變換器25-54
- 2.1 引言25
- 2.2 MPML LLC諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略25-26
- 2.3 變換器工作原理26-42
- 2.3.1 等效電路26-28
- 2.3.2 模式①的模態(tài)分析28-34
- 2.3.3 模式②的模態(tài)分析34-40
- 2.3.4 諧振電容兩端直流偏置電壓40-41
- 2.3.5 輸入電容均壓分析41
- 2.3.6 輸出濾波電容41-42
- 2.4 變換器基本特性42-47
- 2.4.1 基波分量簡(jiǎn)化法42-43
- 2.4.2 諧振網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化43-45
- 2.4.3 標(biāo)幺化45
- 2.4.4 變換器電壓增益45-47
- 2.5 參數(shù)設(shè)計(jì)47-51
- 2.5.1 變換器輸入輸出指標(biāo)47
- 2.5.2 區(qū)域①的參數(shù)設(shè)計(jì)47-50
- 2.5.3 區(qū)域②的參數(shù)設(shè)計(jì)50-51
- 2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-53
- 2.6.1 區(qū)域①的實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
- 2.6.2 區(qū)域②的實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-53
- 2.7 本章小結(jié)53-54
- 第三章 變頻控制MPML LCC諧振變換器54-77
- 3.1 引言54
- 3.2 MPML LCC諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略54
- 3.3 變換器工作原理54-67
- 3.3.1 等效電路55-56
- 3.3.2 模式①的模態(tài)分析56-62
- 3.3.3 模式②的模態(tài)分析62-67
- 3.4 變換器基本特性67-72
- 3.4.1 穩(wěn)態(tài)模型的推導(dǎo)67-71
- 3.4.2 電壓增益曲線71
- 3.4.3 軟開關(guān)范圍實(shí)現(xiàn)71-72
- 3.5 參數(shù)設(shè)計(jì)72-74
- 3.5.1 φ 和 θ 的選取72-73
- 3.5.2 諧振網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)73
- 3.5.3 變壓器、諧振電感、諧振電容的設(shè)計(jì)和功率器件的選取73-74
- 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-75
- 3.7 本章小結(jié)75-77
- 第四章 定頻控制MPML LLC諧振變換器77-82
- 4.1 引言77
- 4.2 定頻控制方式下MPML LLC諧振變換器工作特性77-79
- 4.3 仿真對(duì)比79
- 4.4 參數(shù)設(shè)計(jì)79-80
- 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析80-81
- 4.6 本章小結(jié)81-82
- 第五章 總結(jié)與展望82-84
- 5.1 本文的主要工作82-83
- 5.2 工作展望83-84
- 參考文獻(xiàn)84-88
- 致謝88-89
- 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文及參與完成的科研項(xiàng)目89
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本文編號(hào)：669876
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【目錄】：
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- 第一章 緒論15-25
- 1.1 概述15
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- 1.2.1 器件、模塊的串并聯(lián)15-16
- 1.2.2 三相型直流變換器16-17
- 1.2.3 三相三電平直流變換器17-19
- 1.2.4 具有模塊化結(jié)構(gòu)的多電平變換器19-20
- 1.3 適用于高壓大功率場(chǎng)合的MPML直流變換器拓?fù)渫蒲?/span>20-23
- 1.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度20-22
- 1.3.2 輸出端電氣特性角度22-23
- 1.3.3 控制策略角度23
- 1.4 本文研究意義和主要內(nèi)容23-25
- 1.4.1 研究意義23-24
- 1.4.2 主要內(nèi)容24-25
- 第二章 變頻控制MPML LLC諧振變換器25-54
- 2.1 引言25
- 2.2 MPML LLC諧振變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略25-26
- 2.3 變換器工作原理26-42
- 2.3.1 等效電路26-28
- 2.3.2 模式①的模態(tài)分析28-34
- 2.3.3 模式②的模態(tài)分析34-40
- 2.3.4 諧振電容兩端直流偏置電壓40-41
- 2.3.5 輸入電容均壓分析41
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- 2.4.2 諧振網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化43-45
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- 2.4.4 變換器電壓增益45-47
- 2.5 參數(shù)設(shè)計(jì)47-51
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- 2.5.2 區(qū)域①的參數(shù)設(shè)計(jì)47-50
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- 2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-53
- 2.6.1 區(qū)域①的實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
- 2.6.2 區(qū)域②的實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-53
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- 3.5.1 φ 和 θ 的選取72-73
- 3.5.2 諧振網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)73
- 3.5.3 變壓器、諧振電感、諧振電容的設(shè)計(jì)和功率器件的選取73-74
- 3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-75
- 3.7 本章小結(jié)75-77
- 第四章 定頻控制MPML LLC諧振變換器77-82
- 4.1 引言77
- 4.2 定頻控制方式下MPML LLC諧振變換器工作特性77-79
- 4.3 仿真對(duì)比79
- 4.4 參數(shù)設(shè)計(jì)79-80
- 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析80-81
- 4.6 本章小結(jié)81-82
- 第五章 總結(jié)與展望82-84
- 5.1 本文的主要工作82-83
- 5.2 工作展望83-84
- 參考文獻(xiàn)84-88
- 致謝88-89
- 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文及參與完成的科研項(xiàng)目89
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