新型模块化高压大功率DC-DC变换器
发布时间：2019-08-07 17:21
【摘要】：针对高压大功率场合下的直流电压变换需求,提出了一种新型模块化DC-DC变换器。该变换器开关频率低、损耗小,内部无线圈,结构简单,采用模块化设计易于扩展,且控制方式简单,适用于电压等级高、传输容量大的直流输电场合。分别设计了单向DC-DC变换器和双向DC-DC变换器,阐述了2种变换器拓扑结构、工作原理以及控制方式,并通过对比介绍了新型变换器的优势。PSCAD/EMTDC环境下的仿真实验表明,新型DC-DC变换器可以很好地实现直流变压功能,直流电压电流波形理想。
【图文】：
２组桥臂组成，称为Ａ组桥臂和Ｂ组桥臂。４个桥臂具有严格对称性，即各子模块的参数和各桥臂电抗值都是相同的。输入端的平波电抗器用于减少电流纹波。图１单向ＤＣ－ＤＣ变换器拓扑Ｆｉｇ．１ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ桥臂上的子模块拓扑结构如图２所示，每个子模块由２个作为开关单元的ＩＧＢＴ和一个直流储能电容构成，ＵＳＭ为子模块的端口输出电压，ｉＳＭ为该子模块所在桥臂的电流，，Ｕｃ为子模块的电容电压。图２子模块结构图Ｆｉｇ．２ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆａｎＳＭ每个子模块都是两端元件，通过控制ＶＴ１和ＶＴ２的开通和关断，子模块输出电压ＵＳＭ可以同时在２种电流方向的情况下交替输出电容电压Ｕｃ与０［１０］。以Ａ组上桥臂为例，共有ｎ个子模块，可将这ｎ个子模块输出的总电压等效为可控电压源。若桥臂的子模块数量足够多，通过控制各个子模块的投入和切出，即可输出多种波形的电压。变换器右侧是一个不可控整流电路，保证输出电压的极性不变。１．２单向ＤＣ－ＤＣ变换器工作原理单向ＤＣ－ＤＣ变换器的等值电路图如图３所示。由于变换器中２组桥臂具有严格的对称性，故以Ａ组桥臂为例。图３中，ｕＡ１和ｕＡ２分别为Ａ组上、下桥臂等效可控电压源输出电压，表达式如下：ｕＡ１＝∑ｎｉ＝１ｕｃＡ１ｉＳＡ１ｉｕＡ２＝∑ｎｉ＝１ｕｃＡ２ｉＳＡ２p舙膒疲椋ǎ保┦街校海酰悖粒保楹停酰悖粒玻榉直鹞磷樯稀⑾虑疟鄹髯幽？榈牡缛莸缪梗
本文编号：2524086
【图文】：
２组桥臂组成，称为Ａ组桥臂和Ｂ组桥臂。４个桥臂具有严格对称性，即各子模块的参数和各桥臂电抗值都是相同的。输入端的平波电抗器用于减少电流纹波。图１单向ＤＣ－ＤＣ变换器拓扑Ｆｉｇ．１ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ桥臂上的子模块拓扑结构如图２所示，每个子模块由２个作为开关单元的ＩＧＢＴ和一个直流储能电容构成，ＵＳＭ为子模块的端口输出电压，ｉＳＭ为该子模块所在桥臂的电流，，Ｕｃ为子模块的电容电压。图２子模块结构图Ｆｉｇ．２ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆａｎＳＭ每个子模块都是两端元件，通过控制ＶＴ１和ＶＴ２的开通和关断，子模块输出电压ＵＳＭ可以同时在２种电流方向的情况下交替输出电容电压Ｕｃ与０［１０］。以Ａ组上桥臂为例，共有ｎ个子模块，可将这ｎ个子模块输出的总电压等效为可控电压源。若桥臂的子模块数量足够多，通过控制各个子模块的投入和切出，即可输出多种波形的电压。变换器右侧是一个不可控整流电路，保证输出电压的极性不变。１．２单向ＤＣ－ＤＣ变换器工作原理单向ＤＣ－ＤＣ变换器的等值电路图如图３所示。由于变换器中２组桥臂具有严格的对称性，故以Ａ组桥臂为例。图３中，ｕＡ１和ｕＡ２分别为Ａ组上、下桥臂等效可控电压源输出电压，表达式如下：ｕＡ１＝∑ｎｉ＝１ｕｃＡ１ｉＳＡ１ｉｕＡ２＝∑ｎｉ＝１ｕｃＡ２ｉＳＡ２p舙膒疲椋ǎ保┦街校海酰悖粒保楹停酰悖粒玻榉直鹞磷樯稀⑾虑疟鄹髯幽？榈牡缛莸缪梗
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