模块化多电平谐振式DC-DC变换器的研究

发布时间：2023-11-08 19:37

　　随着电力电子技术的发展,大功率电能变换技术在直流配电网、轨道交通等诸多领域得以应用。然而目前中高压大功率场合中,现有直流变换器多存在开关器件数量多、体积大、硬件成本高、均压均流控制复杂等缺陷。为此,本文提出了一种适用于直流中高压大功率变换应用场合的模块化多电平谐振式DC-DC变换器(Modular multilevel resonant DC-DC converter,MMRC)。MMRC主要由直流侧支撑电容与谐振开关单元组成,具有结构模块化、低电压纹波、零电流软开关、电容电压自平衡、高效率等优点。本文对MMRC的工作原理及其工作模态、开关器件零电流软开关特性、直流支撑电容自均压特性等方面进行了分析。在此基础上提出了三种MMRC电路连接拓扑,对比分析了三种连接拓扑中开关器件所受的电压/电流应力的变化规律。以九电平MMRC优化传输拓扑为例,对其最小纹波控制策略进行了分析。总结了可以实现最小输入电流纹波以及最小直流侧电容电压纹波的最优控制策略,并通过仿真验证了理论分析的正确性。除此之外对MMRC电路的参数设计进行研究,对开关器件电流、谐振电流以及直流侧电容电流进行了定量分析,建立了MMRC...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 高压大功率高增益DC-DC变换器研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 电路拓扑及工作原理分析
    2.1 MMRC电路拓扑组成
    2.2 谐振开关单元拓扑及分类
    2.3 谐振开关单元工作原理分析
    2.4 MMRC电路三种基本连接方式
        2.4.1 相邻传输
        2.4.2 跨级传输
        2.4.3 优化传输
    2.5 仿真分析
    2.6 本章小结
3 MMRC电路最小纹波控制策略分析
    3.1 输入电流纹波
    3.2 直流侧支撑电容电压纹波
    3.3 最优控制策略
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小结
4 MMRC电路参数设计及损耗计算
    4.1 MMRC电路参数设计
        4.1.1 谐振电流、IGBT电流的计算
        4.1.2 谐振电容及谐振电感参数设计
        4.1.3 直流侧均压电容参数设计
    4.2 MMRC电路损耗计算
        4.2.1 电路寄生参数下等效模型的建立
        4.2.2 IGBT以及二极管的导通损耗计算
    4.3 寄生参数下MMRC直流侧电容电压偏差与总损耗分析
    4.4 本章小结
5 实验验证及分析
    5.1 实验平台介绍
    5.2 实验结果及分析
        5.2.1 相邻传输
        5.2.2 跨级传输
        5.2.3 优化传输
    5.3 本章小结
6 结论
    6.1 本文主要工作
    6.2 未来工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3861613