改进移相控制的电流加权式多输入高频谐振变换器

发布时间：2017-09-15 14:32

  本文关键词：改进移相控制的电流加权式多输入高频谐振变换器

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【摘要】：多输入分布式发电系统因其比传统单一模块装置具有更高的可靠性,在光伏发电领域得到广泛应用。然而,多输入结构导致了控制的复杂性,传统移相控制方式无法实现输出电压幅值和相位的解耦,在电压调节过程中引起的相位变化会带来环流。本文针对以上问题,以多输入高频谐振变换器为研究对象,采用了一种改进移相控制的电流加权工作方式,使输出电压幅值和相位分别独立控制,改善全负载范围效率,提升了变换器的性能。本文的多输入变换器在高频交流母线上并联,采用一种改进移相控制方式,解决了输出电压幅值与相位的耦合问题,并可以分别独立控制;两路不同功率等级的变换器按照一定权重曲线分配负载电流,扩展了系统高效运行区间;分析了变换器交流工作状态,阐述相位控制的必要性,确定了输出电压相位采样方法;完成驱动电路搭建、谐振网络分析、主要器件选取等开环工作,为系统闭环控制奠定基础;采用恒频近似方法对系统建模,实现电压闭环,电流相位闭环和电流幅值加权控制;通过仿真验证了变换器的工作原理和并联特性;通过实物平台验证了软开关、纹波系数、相位同步、宽输入范围、功率分配和冗余特性等性能指标。制作了一台额定输出50V/200W、开关工作频率100k Hz的实验样机,进行软硬件联合调试。实验结果表明:改进移相控制方式实现了输出电压幅值和相位的独立控制,有效减小了系统环流;电流加权控制方式使两路变换器按照一定权重曲线工作,改善了系统全负载范围效率;串并联谐振网络优化输出波形,提供软开关,减小了整体损耗;恒频近似分析方法简化了建模过程。所以,改进移相控制的电流加权工作方式使系统性能有了显著提升。
【关键词】：多输入 高频交流 谐振变换器 软开关 移相控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究目的和意义8-9
• 1.2 多输入拓扑国内外研究现状9-17
• 1.2.1 国内外发展历程9-13
• 1.2.2 多输入拓扑发展现状综述13-15
• 1.2.3 控制策略发展现状15-16
• 1.2.4 传统移相控制方式16-17
• 1.3 课题主要研究内容17-19
• 第2章 多输入变换器工作原理19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 多输入变换器拓扑结构确定19-21
• 2.3 多输入变换器工作模式21-22
• 2.4 改进移相控制的电流加权工作方式22-25
• 2.4.1 改进移相控制方式22-24
• 2.4.2 电流加权工作方式24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 改进移相控制的分析和应用26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 交流工作状态分析26-29
• 3.3 改进移相控制方式原理29-34
• 3.3.1 同步移相控制方式29-30
• 3.3.2 改进移相控制方式30-34
• 3.4 输出电压相位采样34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 多输入变换器开环拓扑设计36-42
• 4.1 引言36
• 4.2 驱动电路设计36
• 4.3 串并联谐振网络分析36-40
• 4.3.1 零电压软开关36-37
• 4.3.2 谐振逆变器输出特性37
• 4.3.3 谐振参数计算37-40
• 4.4 拓扑主要器件选取40-41
• 4.4.1 高频变压器设计40
• 4.4.2 功率开关管及二极管选择40-41
• 4.4.3 输出滤波电感设计41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 多输入变换器闭环控制系统设计42-58
• 5.1 引言42
• 5.2 小信号建模42-43
• 5.3 电压闭环实现43-47
• 5.4 电流闭环实现47-52
• 5.4.1 电流相位同步的实现47-49
• 5.4.2 电流加权控制的实现49-52
• 5.5 多输入变换器的功能验证52-57
• 5.5.1 软开关实现52-54
• 5.5.2 输出电压纹波测试54-55
• 5.5.3 输出电压相位实物检测55
• 5.5.4 宽输入范围和冗余验证55-56
• 5.5.5 多输入变换器功率分配实物验证56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 高玉峰;胡旭杰;陈涛;范艳成;;开关电源模块并联均流系统的研究[J];电源技术;2011年02期

2 武卫革;王伟;翟志强;刘玉龙;;光伏并网微型逆变器的高频变压器设计[J];广东电力;2013年09期

3 艾欣;韩晓男;孙英云;;光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望[J];现代电力;2013年01期

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本文编号：857094