输入串联输出并联组合变换器及其控制策略研究

发布时间：2020-09-28 07:58

　　随着全球经济快速的发展,人们对能源的需求急剧上升,电能作为清洁能源在现代生产生活中发挥着越来越重要的作用。而电池作为电能存储的重要载体应用越来越广泛,大容量电池更是生产生活中不可或缺的,这就对充电系统的耐压等级、功率等级以及功率拓展的灵活性有了更高的要求。输入串联输出并联(ISOP)组合变换器通过标准充电模块的串并联,能够充分发挥低压器件的优势,适用于中高电压输入的大功率场合,深入研究其控制策略对实现系统稳定运行、各模块控制相互独立、提高功率等级和耐压等级拓展的灵活性具有重要意义。在分析ISOP组合系统基本工作原理的基础上,得出只能以控制各个模块输入均压的方式来进一步设计控制策略。在控制策略上,针对电池组恒流充电的背景,主模块采用了输出电流反馈控制,从模块在输出电流反馈控制的基础上又加入了输入均压控制,从而实现了各模块单体输入均压、输出恒流并且控制相互独立的功能,同时改进了主模块的控制策略,实现了所有模块在控制上的统一。利用Plecs软件搭建了仿真模型,分别验证了该策略能够使系统在静态条件下、动态条件下具有良好的性能。在设计补偿器参数时,首先建立单个模块的小信号模型,再将其推广到由两个模块组成的ISOP组合系统小信号模型,在求得系统的传递函数之后分别对主模块和从模块设计补偿系统,提高了系统的稳定性并同时使系统具有快速响应的能力。对组合系统中的主要器件进行了设计、选型,搭建了由两个以全桥结构为主电路的两模块组合系统,负载选择了由两块额定电压为12V的铅蓄电池串联连接而成的电池组。分别在稳定状态、输入电压突变、启动以及待机条件下对组合系统进行实验,实验结果表明本文所采用的控制策略能够实现系统的稳定运行、能够抵抗一定的外界扰动,且效果良好。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46
【部分图文】：

组合系统,串联连接,并联输出,输入串

入端并联连接而在输出端串联连接，可以构成输入并联输出串联组合系统，如图 1-1（b）所示，此类组合系统一般应用在大电流输入并且高电压输出的场合通过标准模块单体输入端串联连接但在输出端并联连接，能够构成输入串联输出并联组合系统，如图 1-1（c）所示，此类组合系统主要应用在高电压输入并且大电流输出的场合，如充电系统；将标准模块单体输入端串联连接而输出端串联连接，可以构成输入串联输出串联系统，如图 1-1（d）所示，此类系统主要应用在输入电压等级较高并且输出电压等级也较高的场合。（a）输入并联输出并联系统（b）输入并联输出串联系统

组合系统,集中式控制,控制策略

图 1-2 多模块多级组合系统SOP 控制策略研究现状SOP 组合系统中各标准模块由于在生产制造以及运行过程中存在工作时存在扰动，这会导致工作时模块间承载的功率不同，系统至损坏系统的器件[21]。为了实现各模块之间输入电压均分或者输保持系统的稳定的运行，科研工作者们提出了众多控制策略，这体上可以分成集中式控制和分散式控制两大类。集中式控制策略

控制环,占空比,控制策略,输出电压

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文压 vo与参考电压 voref进行比较做差得到偏差量 vvea，vve再将这一偏差值信号送到所有的子模块中去，这样系统比始终是一样的。假设系统在某一时刻受到干扰，使某低，由于各个模块的占空比一致，该模块的输入电流会压电容的电流增加，因此该电容的电压逐渐升高，该模直至恢复均衡，因此该策略能够维持系统的稳定[24]。

【参考文献】