模块化高增益直流变换器
发布时间：2021-04-23 05:52
随着全球化石能源的逐渐减少和对电力需求的与日俱增,新能源发电及其储能技术迅速发展,由于可再生能源、储能系统以及多电压等级直流负载的接入,电力系统势必走向多电能流动方向、多电压等级的输配电形式,能源互联网概念也由此而生。而对于能源互联网中的重要环节——能量路由器来说,其电压等级通常远高于新能源发电装置、储能系统以及低压直流负荷等,在这一实际应用背景下,高增益直流变换器成为此类能源与直流配电网互联的重要解决方案之一,为此本文提出了一种适于能量路由器的模块化高增益直流变换器（modular high-gain DC/DC converter,MHGDC）。鉴于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的高度模块化和冗余性等优势,本文提出的MHGDC在传统升/降压变换器拓扑基础上,引入半桥子模块（half-bridgesub-module,HBSM）级联的“阀组”式电路结构取代传统电路中的可控开关元件,进而实现高电压增益变换。本文首先提出了 MHGDC的基本调制策略,并分别在升压和降压状态下对其基本工作原理进行了详细分析。根据对应工作阶段内的电路状态...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隔离型高增益直流变换器拓扑
1.2.2 非隔离型高增益直流变换器拓扑
1.3 本文主要工作
2 模块化高增益直流变换器
2.1 MHGDC拓扑介绍
2.2 电路原理介绍
2.2.1 MHGDC调制原理
2.2.2 升压状态工作原理分析
2.2.3 降压状态工作原理分析
2.3 仿真验证
2.4 本章小结
3 MHGDC控制策略
3.1 高增益控制策略
3.1.1 通用投切控制策略
3.1.2 高增益特性分析及其控制策略
3.2 输出稳压控制策略
3.3 子模块电容电压均衡控制策略
3.4 本章小结
4 参数设计和损耗计算
4.1 电路参数设计
4.1.1 谐振电流的确定
4.1.2 谐振电容和谐振电感参数设计
4.1.3 直流侧电容和低压侧电感参数设计
4.2 电路损耗计算
4.2.1 开关器件的损耗分析
eq损耗和电路总损耗分析"> 4.2.2 等效电阻Req损耗和电路总损耗分析
4.3 寄生参数对MHGDC的影响分析
4.3.1 ESR对谐振回路的影响分析
4.3.2 ESR对子模块电容电压的影响分析
4.3.3 谐振电感并联寄生电容对谐振回路的影响分析
4.4 本章小结
5 实验验证
5.1 实验平台介绍
5.2 MHGDC升压状态实验结果
5.2.1 稳态实验结果
5.2.2 子模块电容均压实验结果
5.2.3 负载突变实验结果
5.2.4 增益变化实验结果
5.3 MHGDC降压状态实验结果
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 本文主要工作
6.2 后续研究工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]全桥推挽式双向DC/DC变换器的建模与控制[J]. 张俊辉,唐雄民,张淼,孙君光. 电工电气. 2017(11)
[2]一种交直流混合微网能量路由器及其运行模态分析[J]. 涂春鸣,孟阳,肖凡,兰征,帅智康. 电工技术学报. 2017(22)
[3]直流配电网络架构与关键技术[J]. 马钊,焦在滨,李蕊. 电网技术. 2017(10)
[4]耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析[J]. 罗全明,高伟,吕星宇,张阳,谌思,周雒维. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器[J]. 薛利坤,王萍,王议锋,闫海云,张启亮. 电工技术学报. 2016(24)
[6]一种混合耦合电感和开关电容的DC-DC升压变换器[J]. 李琳鹏,胡雪峰,李永超,程宇. 电源学报. 2016(05)
[7]直流配电电压等级序列与典型网络架构初探[J]. 盛万兴,李蕊,李跃,殷正刚,吴鸣,孙丽敬,张海. 中国电机工程学报. 2016(13)
[8]基于能量路由器的智能型分布式能源网络技术[J]. 郭慧,汪飞,张笠君,罗建. 中国电机工程学报. 2016(12)
[9]直流配电网研究现状与发展[J]. 孙鹏飞,贺春光,邵华,刘雪飞,安佳坤. 电力自动化设备. 2016(06)
[10]一种模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略[J]. 王新颖,汤广福,陈宇,魏晓光,肖湘宁,丁骁. 中国电机工程学报. 2016(07)
博士论文
[1]耦合电感倍压单元高增益变流器拓扑形成方法研究[D]. 赵一.浙江大学 2012
硕士论文
[1]双管正激双向DC-DC变换器研究[D]. 童小龙.西南交通大学 2013
[2]双向反激变换器的研究[D]. 成晶晶.浙江大学 2010
[3]推挽全桥双向DC-DC变换器的研究[D]. 钱荔.南京航空航天大学 2007
本文编号：3154760
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隔离型高增益直流变换器拓扑
1.2.2 非隔离型高增益直流变换器拓扑
1.3 本文主要工作
2 模块化高增益直流变换器
2.1 MHGDC拓扑介绍
2.2 电路原理介绍
2.2.1 MHGDC调制原理
2.2.2 升压状态工作原理分析
2.2.3 降压状态工作原理分析
2.3 仿真验证
2.4 本章小结
3 MHGDC控制策略
3.1 高增益控制策略
3.1.1 通用投切控制策略
3.1.2 高增益特性分析及其控制策略
3.2 输出稳压控制策略
3.3 子模块电容电压均衡控制策略
3.4 本章小结
4 参数设计和损耗计算
4.1 电路参数设计
4.1.1 谐振电流的确定
4.1.2 谐振电容和谐振电感参数设计
4.1.3 直流侧电容和低压侧电感参数设计
4.2 电路损耗计算
4.2.1 开关器件的损耗分析
eq损耗和电路总损耗分析"> 4.2.2 等效电阻Req损耗和电路总损耗分析
4.3 寄生参数对MHGDC的影响分析
4.3.1 ESR对谐振回路的影响分析
4.3.2 ESR对子模块电容电压的影响分析
4.3.3 谐振电感并联寄生电容对谐振回路的影响分析
4.4 本章小结
5 实验验证
5.1 实验平台介绍
5.2 MHGDC升压状态实验结果
5.2.1 稳态实验结果
5.2.2 子模块电容均压实验结果
5.2.3 负载突变实验结果
5.2.4 增益变化实验结果
5.3 MHGDC降压状态实验结果
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 本文主要工作
6.2 后续研究工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]全桥推挽式双向DC/DC变换器的建模与控制[J]. 张俊辉,唐雄民,张淼,孙君光. 电工电气. 2017(11)
[2]一种交直流混合微网能量路由器及其运行模态分析[J]. 涂春鸣,孟阳,肖凡,兰征,帅智康. 电工技术学报. 2017(22)
[3]直流配电网络架构与关键技术[J]. 马钊,焦在滨,李蕊. 电网技术. 2017(10)
[4]耦合电感型高增益Boost变换器拓扑分析[J]. 罗全明,高伟,吕星宇,张阳,谌思,周雒维. 中国电机工程学报. 2017(24)
[5]基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器[J]. 薛利坤,王萍,王议锋,闫海云,张启亮. 电工技术学报. 2016(24)
[6]一种混合耦合电感和开关电容的DC-DC升压变换器[J]. 李琳鹏,胡雪峰,李永超,程宇. 电源学报. 2016(05)
[7]直流配电电压等级序列与典型网络架构初探[J]. 盛万兴,李蕊,李跃,殷正刚,吴鸣,孙丽敬,张海. 中国电机工程学报. 2016(13)
[8]基于能量路由器的智能型分布式能源网络技术[J]. 郭慧,汪飞,张笠君,罗建. 中国电机工程学报. 2016(12)
[9]直流配电网研究现状与发展[J]. 孙鹏飞,贺春光,邵华,刘雪飞,安佳坤. 电力自动化设备. 2016(06)
[10]一种模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略[J]. 王新颖,汤广福,陈宇,魏晓光,肖湘宁,丁骁. 中国电机工程学报. 2016(07)
博士论文
[1]耦合电感倍压单元高增益变流器拓扑形成方法研究[D]. 赵一.浙江大学 2012
硕士论文
[1]双管正激双向DC-DC变换器研究[D]. 童小龙.西南交通大学 2013
[2]双向反激变换器的研究[D]. 成晶晶.浙江大学 2010
[3]推挽全桥双向DC-DC变换器的研究[D]. 钱荔.南京航空航天大学 2007
本文编号：3154760
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3154760.html
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