双向功率电力试验电源研究
发布时间：2019-10-06 17:11
【摘要】：电力试验电源适用于发电厂、变电站及大中型工业企业,可作为标准的继电保护试验电源；又可作为便携式直流电源,为二次设备的可靠供电提供保障。随着我国电力事业的快速发展,电力试验电源在电力操作、检修试验方面的需求越来越大,电力试验电源的性能也在不断提升。本文研究的双向功率电力试验电源,由于其功率双向流动的特性,既能作为标准的电力试验电源,又能作为蓄电池等的充放电仪来使用。该电力试验电源有一机多用的特点,应用场合广,设备利用率高,可降低设备成本。此外,其作为蓄电池放电仪的时候能够将能量回馈给电网,实现了能源的回收利用,符合当今社会所倡导的节约能源的主题。本文提出了全数字化控制的双向功率电力试验电源总体方案,并选择了前级单相PWM可逆整流器、后级双向全桥DC/DC变换器的两级式结构拓扑。其中,单相PWM可逆整流器具有谐波含量低,可以实现单位功率因数等特点；采用有源钳位的双向全桥DC/DC变换器能够有效抑制开关管的电压尖峰,实现降压型全桥的零电压零电流开关,降低了升压型全桥的开通损耗。论文分析研究了PWM可逆整流器的原理,并且分析了其整流和有源逆变工作模式时的控制策略；分析研究了双向全桥DC/DC变换器的稳态工作原理,以及有源钳位网络对双向全桥DC/DC变换器的电压尖峰抑制、软开关控制的优化和升压型全桥的软启动等问题,并分析了其工作在BUCK全桥和BOOST全桥模式时的控制策略,同时给出了有源钳位驱动信号的产生方法。论文分析了前后两级协调工作的原理,设计了基于dsPIC33F数字控制器的数字控制系统。并给出了前级交流电感和后级高频变压器、滤波电感等关键参数的设计方法,编写了的软件程序,通过仿真验证了设计正确性和可行性。最后,基于理论分析和仿真研究,设计了一台最大输出250V／5A的全数字化控制实验样机。实验结果表明,前后两级均可实现功率双向流动,且效率较高。前级PWM可逆整流器功率因数较高,电流畸变率小；后级双向全桥DC/DC变换器采用有源钳位后,开关管电压无尖峰,同时实现了BUCK全桥的ZVZCS和BOOST全桥的低电压开通,此外,数字控制调试方便,单片机外围控制电路简单,具有良好的应用价值。
【图文】：
逦双向功率电力试验电源研究逦逡逑输出电压不可控，并且需要较大的ＺＣ滤波器；化）为晶闽管相控整流方式，该逡逑方式输出电压可控，在化输出电压时候功率因数很低，并且仍然存在不控整流的逡逑不足之处；（Ｃ）为带工频变压器的相控整流，输入和输出之间有电气隔离，但是逡逑工频变压器体积大，并且该方式仍存在相控整流的缺点；（ｄ）为不控整流加非隔逡逑离ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案由于有一级ＤＣ／ＤＣ变换，可输出稳定的直流电压，逡逑需要的ＺＣ滤波器也较小，而且变换器体积较小，功率密度较高，但仍存在着输逡逑入和输出没有电气隔离的缺点，而且网侧电流谐波含量较高，变换器功率因数较逡逑低；（ｅ）为不控整流加隔离型ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案为（ｄ）的改进型，实现逡逑了输入和输出之间的电气隔离，但没有解决网侧电流谐波含量高、变换器功率因逡逑数低的问题；（ｆ）为不控整流加ＰＦＣ级再加隔离型ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案通逡逑过增加了一级ＰＦＣ电路，克服了（ｅ）方案的不足，变换器功率因数高，网侧谐逡逑波含量低Ｗ。逡逑－－￣－－
常规的ＤＣ／ＤＣ变换器拓扑由于有二极管等单向开关，功率只能单向流动，逡逑如图１－３邋（ａ）所示，单向ＤＣ／ＤＣ的基本变换单元如图１－４邋（ａ）所雨要实现功逡逑率的双向流动，可反向并联两个单向变换器，如图１－３邋（ｂ）所示，但送种方案逡逑需要两套变换器，，X椉恿俗芴宓缏返母丛有裕夯蛘卟捎盟蚬β柿鞫耐仄耍珏义贤迹保靛澹ǎ茫┧荆浠颈浠坏ピ缤迹保椿┧荆恍栌糜性纯靥婊煌仄隋义现形拊纯兀纯墒迪止β仕蛄鞫住ｅ义瞎β收蛄鞫危桑澹慑五澹桑诲喂β收蛄鞫义希ǎ椋椋
本文编号：2545843
【图文】：
逦双向功率电力试验电源研究逦逡逑输出电压不可控，并且需要较大的ＺＣ滤波器；化）为晶闽管相控整流方式，该逡逑方式输出电压可控，在化输出电压时候功率因数很低，并且仍然存在不控整流的逡逑不足之处；（Ｃ）为带工频变压器的相控整流，输入和输出之间有电气隔离，但是逡逑工频变压器体积大，并且该方式仍存在相控整流的缺点；（ｄ）为不控整流加非隔逡逑离ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案由于有一级ＤＣ／ＤＣ变换，可输出稳定的直流电压，逡逑需要的ＺＣ滤波器也较小，而且变换器体积较小，功率密度较高，但仍存在着输逡逑入和输出没有电气隔离的缺点，而且网侧电流谐波含量较高，变换器功率因数较逡逑低；（ｅ）为不控整流加隔离型ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案为（ｄ）的改进型，实现逡逑了输入和输出之间的电气隔离，但没有解决网侧电流谐波含量高、变换器功率因逡逑数低的问题；（ｆ）为不控整流加ＰＦＣ级再加隔离型ＤＣ／ＤＣ变换方案，该方案通逡逑过增加了一级ＰＦＣ电路，克服了（ｅ）方案的不足，变换器功率因数高，网侧谐逡逑波含量低Ｗ。逡逑－－￣－－
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