大功率能
本文选题:能耗型电子负载 + 能馈型电子负载 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文
【摘要】:随着现代电源产品功率等级变高及功能多样化的发展趋势,可应用的电子负载类型也朝着多样化方向快速发展。能耗型电子负载应用广泛,但受到功率等级的限制;能馈型电子负载效率高,但不适用于输入电压变化范围宽以及动态需求较高的场合。本课题针对能耗与能馈型电子负载的优缺点,提出了能馈型负载结构和能耗型负载结构相结合的新型负载构架,提高了电子负载的可测输入电压范围和动态性能,同时将测试过程的电能存储并回馈电网,提高了负载效率。 论文根据课题指标要求选用IGBT恒流负载作为能耗单元实现方案。对大功率IGBT恒流负载的驱动电路进行了设计,建立了驱动电路小信号模型,为不同IGBT型号的补偿参数的选取提供了理论依据。对所设计的恒流驱动电路进行了原理性仿真和实验验证,仿真和实验结果验证设计思路的合理性和可行性。 并根据课题指标要求对能馈型恒流负载的负载模拟单元进行了研究,选取带有源钳位的反激正激变换器可实现输入电压30V~100V范围到400V的升压能力,处理的功率等级较高,电路结构具有输入电流纹波抵消的作用,,提高其负载模拟精度。文中设计了变换器的主拓扑参数和闭环补偿参数,并对所设计的参数进行了仿真和实验验证,仿真和实验的结果证实了设计的合理性和可行性。对于能量回馈的方式采用蓄电池组作为能量缓冲单元,再由逆变器将能量回馈电网,该能量流动的方式可实现离线式并网,简单方便。 论文设计了能馈-能耗协调电路,该协调电路可实现低压场合能耗单元投入常态工作,高压场合能馈单元自动投入常态工作的,且能耗单元工作于能馈单元的启动和变流阶段的功能,提高了能馈单元的动态性能。同时为了提高IGBT能耗恒流负载的动态性能,本文提出了几种优化方案:采用多路并联的方式,在负载器件IGBT的发射极串接感性元件的方式,以及设计加速协调MOSFET恒流支路的方式。实验结果证实了所设计的协调电路和优化方案的可行性和实用性。
[Abstract]:With the development trend of higher power level and diversified functions of modern power supply products, the applicable electronic load types are also developing rapidly in the direction of diversification. The energy-consumption electronic load is widely used, but limited by the power level. The energy-fed electronic load has high efficiency, but it is not suitable for the situation of wide range of input voltage and high dynamic demand. Aiming at the advantages and disadvantages of energy consumption and energy fed electronic load, a new type of load framework is proposed, which combines the energy fed load structure and the energy consumption load structure, and improves the measurable input voltage range and dynamic performance of the electronic load. At the same time, the electric energy of the test process is stored and fed back to the power grid, which improves the load efficiency. According to the requirements of the project, the IGBT constant current load is selected as the implementation scheme of energy consumption unit. The driving circuit of high power IGBT constant current load is designed, and the small signal model of driving circuit is established, which provides a theoretical basis for the selection of compensation parameters of different IGBT models. The design of the constant current drive circuit is simulated and verified in principle and experiment. The simulation and experimental results verify the rationality and feasibility of the design idea. According to the requirements of the project, the load analog unit with constant current load is studied. The flyback converter with source clamp can realize the boost capacity of the input voltage from 30V~100V to 400V, and the power level is higher. The circuit structure has the function of input current ripple cancellation and improves the precision of load simulation. The main topology parameters and closed-loop compensation parameters of the converter are designed, and the designed parameters are simulated and verified by experiments. The results of simulation and experiment verify the rationality and feasibility of the design. For the energy feedback mode, the battery is used as the energy buffer unit, and the energy is fed back to the power grid by the inverter. The energy flow mode can realize off-line grid-connection, which is simple and convenient. In this paper, the energy feed-energy coordination circuit is designed, which can realize the low voltage energy consumption unit in the normal operation and the high voltage situation energy feed unit in the normal operation automatically. The energy consumption unit works in the start-up and variable current stages of the energy feed unit, which improves the dynamic performance of the energy feed unit. At the same time, in order to improve the dynamic performance of the IGBT energy consumption constant current load, this paper proposes several optimization schemes: the mode of serial connection of inductive elements in the emitter of the load device IGBT by using the method of multiple parallel connection. And the design of accelerating coordination of the MOSFET constant current branch way. The experimental results confirm the feasibility and practicability of the designed coordination circuit and optimization scheme.
【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】:2014
【分类号】:TM46
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本文编号:1980568
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