模块化多电平功率放大器的研究及装置研制

发布时间：2025-02-27 19:51

　　功率放大器在工业、航空和通信等领域具有广泛的应用。伴随功率半导体器件的迅速发展,全控型器件的出现使得人们将目光由传统线性功率放大器逐渐转移到数字功率放大器。传统的线性功率放大器功率器件工作在放大区,损耗大效率低,难以满足大功率应用场合,而数字功率放大器功率器件工作在开关区,损耗小效率高,可以实现大功率的功率放大需求,因此开展大功率数字功率放大器的研究具有重要意义。本文以数字功率放大器为研究对象,分别对数字功率放大器的拓扑结构、工作原理、控制策略以及装置研制几个方面进行研究,主要研究内容如下:(1)研究了模块化多电平功率放大器(Modular multi-level power amplifier,MM-PA)拓扑。采用模块化多电平结构,每个功率模块由前级工频二极管整流器和隔离型DC/DC变换器以及后级单相全桥逆变器组成,模块化结构可以有效地提高功率放大器的输出电压等级,具有更好的动态性能;阐述了MM-PA的拓扑结构和工作原理,并从四个方面总结了MM-PA拓扑的优势;分析了MM-PA的系统控制策略,给出了MM-PA的总体控制框图;针对MM-PA的前级高频整流器带单相逆变器负载引入的二倍频波...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 功率放大器的发展趋势
        1.2.1 线性功率放大器
        1.2.2 数字功率放大器
    1.3 数字功率放大器的研究现状
        1.3.1 功率放大器的拓扑结构
        1.3.2 功率放大器的控制方法
    1.4 本文的主要内容
第2章 模块化多电平功率放大器的工作原理及控制策略
    2.1 模块化多电平功率放大器拓扑结构
        2.1.1 AC/DC功率模块
        2.1.2 DC/AC功率模块
        2.1.3 模块化多电平功率放大器结构特点
    2.2 模块化多电平功率放大器总体控制策略
    2.3 前级模块化高频整流器控制策略
        2.3.1 二次电压纹波
        2.3.2 二倍频纹波抑制
    2.4 后级多电平逆变器控制策略
        2.4.1 电流内环参数设计
        2.4.2 电压外环参数设计
        2.4.3 仿真验证
    2.5 本章小结
第3章 基于虚拟电容电压排序的模型预测控制研究
    3.1 多电平逆变器数学模型
    3.2 虚拟电容电压模型预测控制策略
        3.2.1 构造有限控制集
        3.2.2 建立代价函数
        3.2.3 虚拟电容电压排序法
        3.2.4 预测控制整体控制策略
        3.2.5 仿真验证
    3.3 两种控制策略对比
        3.3.1 稳态性能对比
        3.3.2 动态性能对比
    3.4 本章小结
第4章 模块化多电平功率放大器样机研制
    4.1 主电路参数设计
        4.1.1 功率放大器性能指标
        4.1.2 高频整流器参数设计
        4.1.3 输出滤波器设计
        4.1.4 功率开关器件的选取
        4.1.5 驱动模块的选取
    4.2 控制系统硬件设计
        4.2.1 数字多核控制系统
        4.2.2 控制电路供电电源设计
        4.2.3 AD采样电路
        4.2.4 SCI串口通信电路
        4.2.5 光纤发送接收电路
    4.3 系统散热设计
        4.3.1 机柜风道设计
        4.3.2 功率单元箱散热设计
    4.4 实验验证
    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：4034425