10kV/750V开关电容型ISOP直流变换技术研究及装置研制

发布时间：2021-08-07 02:37

　　随着传统能源的日益枯竭和生态环境问题的日趋严重,绿色可再生能源逐渐成为未来能源战略的发展趋势。传统的交流电网由于自身消纳能力的有限,越来越难以适应未来能源格局的变化。直流电网和直流变换技术是解决该问题的有效途径。输入串联输出并联（input-series-output-parallel,ISOP）组合直流变换器具有模块化,可靠性高,方便系统扩容等优点,是实现直流电网中高压到低压直流变换的关键设备之一。本文针对常规的ISOP直流变换器难以实现故障切除,启动电流大,各模块功率容易不平衡等问题,深入研究了ISOP直流变换器的拓扑结构,软启动过程以及功率平衡控制策略等。研究重点和取得的成果如下:（1）针对传统的移相全桥ISOP直流变换器在故障切除,电压匹配和模块冗余等方面的不足,研究了一种开关电容型ISOP直流变换器,具有快速切除故障子模块,方便系统模块冗余,能够实现输入与输出电压的良好匹配等优点。首先给出了开关电容型ISOP变换器的工作原理与运行特性,详细分析了变换器软启动过程,并推导了变换器的软启动限制条件。进而以单个开关电容子模块小信号模型为基础,建立了开关电容型ISOP系统整体小信号模... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 高压直流变换器拓扑结构的研究现状
        1.2.1 模块化多电平直流变换器
        1.2.2 多模块串并联组合直流变换器
    1.3 ISOP直流变换器子模块拓扑研究现状
    1.4 ISOP型高压直流变换器控制策略研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 开关电容型ISOP直流变换器拓扑结构研究
    2.1 引言
    2.2 开关电容型全桥直流变换器
    2.3 开关电容型ISOP拓扑结构及特点分析
    2.4 开关电容型ISOP直流变换器工作过程分析
        2.4.1 开关电容型模块原理及工作过程分析
        2.4.2 移相全桥模块原理及工作过程分析
    2.5 软启动分析
    2.6 开关电容型模块组合式变换器数学模型
        2.6.1 子模块小信号模型
        2.6.2 开关电容型ISOP直流变换器小信号模型
    2.7 本章小结
第3章 开关电容型ISOP直流变换器控制策略研究
    3.1 ISOP系统的功率平衡分析
        3.1.1 输入均压与输出均流的关系
        3.1.2 平衡控制策略的稳定性分析
    3.2 开关电容型ISOP控制策略
        3.2.1 解耦控制
        3.2.2 闭环参数的设计
    3.3 仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 开关电容型ISOP直流变换器系统设计及研制
    4.1 系统主电路参数设计
        4.1.1 设计指标
        4.1.2 高频变压器设计
        4.1.3 功率开关管选择
        4.1.4 整流二极管选择
        4.1.5 输出滤波电感选取
        4.1.6 输出滤波电容选取
    4.2 控制系统硬件设计
        4.2.1 主控制板设计
        4.2.2 分控板设计
    4.3 控制系统软件设计
        4.3.1 DSP主程序设计
        4.3.2 故障保护子程序设计
        4.3.3 FPGA主程序设计
    4.4 实验验证及分析
        4.4.1 实验样机构成
        4.4.2 实验结果分析
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间获得的研究成果



本文编号：3326909