一种新型交错并联准Z源直流变换器及其控制研究

发布时间：2020-10-28 18:05

　　 随着环境和能源紧缺问题的日益严峻,光伏发电、燃料电池等新能源发展成为人们关注的焦点,而光伏发电、燃料电池等新能源发电系统中如何将较低的前级输出电压转换为较高的电网发电等级电压,成为了当今新型的发电能源供能系统中的重要研究方向。本文创新性的将一种准Z源转换拓扑与交错并联技术联系起来,提出一种新型交错并联准Z源直流变换器。本文在分析传统升压拓扑的基础上,介绍了一种准Z源转换拓扑,通过添加由开关电容、开关电感以及二极管组成阻抗网络,使转换拓扑在较低占空比下可以获得更加理想的电压提升能力,并将交错并联技术应用于准Z源转换拓扑。该新型转换拓扑在保留高升压比的基础上,还具备输入输出电流纹波减小、功率器件的电压电流应力降低等优点,适用于需要低压大电流输入且高压输出的新型的发电能源供能系统。本文对准Z源转换拓扑的工作模态以及过程进行了理论上的分析,阐述了新型交错并联准Z源直流变换器是如何推衍生成的。详细分析了当电路的工作电流为连续状态时,新型转换拓扑内各部分电压电流关系,并且通过运用安秒原则以及伏秒原则推导出电路的升压比,分析不同寄生参数对于新型转换拓扑性能的影响。使用状态平均法对新型转换拓扑进行小信号的模型建立,推导出在寄生参数影响下的各部分输入输出的信号的传递函数,与此同时,设计PID补偿网络,从而实现对整体的闭环控制,改良动态调节特性。绘制新型转换拓扑的硬件原理图并且进行PCB设计,阐述各部分电路的工作原理。采用DSP28335作为系统主控芯片,完成采样、闭环、生成PWM信号等功能,分模块对软件设计进行介绍。使用Saber软件对新型转换拓扑中关键元器件的电压电流波形进行仿真,并且在实验室建搭一台功率为38W的实验样机进行验证,实验结果与仿真现象以及从理论角度上的分析是一致,证明了本文所提出的新型交错并联准Z源直流变换器的可行性与有效性。为日后其它Z源转换拓扑的交错并联化提供了借鉴作用。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46
【部分图文】：

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本文编号：2860425