模数混合控制的高电压增益多相变换器研究

发布时间：2020-05-18 15:30

【摘要】：太阳能光伏,燃料电池等新能源设备由于输出端电压较低,无法直接应用于大部分电气系统,因此研究高电压增益且输入电流纹波较低的升压变换器,对于太阳能光伏系统、燃料电池等新能源设备的使用具有重要意义。此外,随着近年来微控制器的飞速发展,使得功率变换器可以实现高频率的数字控制,而传统的开关电源采用模拟芯片控制需要使用较多的模拟器件,其控制模式不够灵活也不便于设备的调试。对此,本文研究一种高电压增益多相升压变换器,采用模拟数字混合信号的峰值电流控制模式,通过交错并联的方法减少高电压增益拓扑输入纹波较大的问题,同时采用数字控制的方式实现更加灵活的控制策略。通过分析原有的三电平升压拓扑的工作原理,针对其开关电容网络充放电回路的脉冲电流问题,在其飞跨电容支路中串入电感,在保证拓扑高电压增益以及功率器件电压、电流应力不变的情况下,减小了充放电回路的脉冲电流,实现开关管的零电流开通。同时对改进后的升压拓扑进行了原理分析以及稳态工作状态的分析,并对电路参数进行了设计。为使升压变换器具有良好的动态性能并实现灵活的控制策略,探究DC-DC变换器的数字峰值电流控制方法,对几种经典数字峰值电流控制方法进行了分析,本方案结合峰值电流模拟控制和数字控制的优点,采用混合信号的峰值电流控制架构。最后通过仿真法对变换器的进行了建模分析,并据此设计了合理的补偿网络。由于高电压增益升压拓扑存在输入电流纹波较大的问题,因此采用多相交错并联技术,同时探究了模拟数字混合信号的控制架构在交错并联条件下的优势,给出了该混合控制架构交错并联的实现方案。对多相并联变换器进行了控制程序的设计。完成了多相高电压增益多相升压变换器实验样机的制作,通过实验验证了多相变换器可以实现混合信号峰值电流模式的控制,通过四相变换器的交错并联实现了低输入电流纹波,通过对变换器进行输出的切载实验,验证了多相并联系统的动态性能。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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本文编号：2669932