波浪能磁流体发电机功率变换系统研究

发布时间：2020-11-03 15:28

　　 我国是海洋大国,蕴藏着丰富的海洋波浪能。波浪能磁流体发电机是一种将波浪能转换为电能的单相交流电机,其发出的电能具有低压大电流的特点,需要使用功率变换系统将其转换成可供人类生产生活直接使用的电能,为了提高电能转换的效率,该功率变换系统需要具有功率因数校正的功能。本课题的研究对解决能源以及环境问题具有重要意义。波浪能磁流体发电机的功率变换系统由前级AC/DC变换器、蓄电池和后级DC/DC变换器组成,其中前级为全桥Boost PFC变换器,后级为推挽正激变换器。本文对比了几种单相PFC变换器,其中全桥Boost PFC变换器在每个导通回路里仅有两个半导体器件,并且利用MOSFET的双向导电性,使其代替二极管导通,减小了导通损耗,在低压大电流场合,该变换器具有显著优势。详细介绍了全桥Boost PFC变换器的工作原理,推导了在单周期控制策略下的控制环路开环传递函数,确定了全桥Boost PFC变换器的同步整流驱动方案。分析了将全桥Boost PFC变换器主功率管与同步整流管体二极管换流情况考虑在内时的功率开关器件损耗以及升压电感的损耗。本文选用的DC/DC变换器为推挽正激变换器,该变换器适用于低压大电流的场合。文中详细阐述了其工作原理,分析了环流现象,给出了箝位电容的作用以及计算公式。箝位电容的使用给变压器漏感能量提供了释放回路,减小了开关管电压尖峰,并且能够抑制变压器偏磁以及减小输入电流脉动,降低了输入滤波器的体积与重量。针对开关管关断电压尖峰问题,本文对变压器的绕组绕制方案进行了对比分析,对变压器设计进行了优化。为了抑制副边整流二极管的电压尖峰,本文使用了CDD无损缓冲电路,给出了缓冲电容的选取原则。最后,本文研制了一台3kW的波浪能磁流体发电机的功率变换系统样机,通过实验验证了理论分析的正确性。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46;P742
【部分图文】：

波浪能磁流体发电机功率变换系统研究绝缘壁磁场负载电流阳极阴极发电工质图 1.1 波浪能磁流体发电原理示意图机是一种单相交流电机，所发出的电能具有低电压、动下切割磁力线，波浪能磁流体发电机的电压幅值和度越高，电机输出电压的幅值越大；波浪的运动速度1.2 所示为波浪能磁流体发电机接阻性负载时的输出电间歇性。本文中波浪能磁流体发电机的最大输出功率4000

表 2.3 全桥 Boost PFC 变换器主电路仿真参数仿真参数 参数值入电压有效值/V 10输出直流电压/V 24出满载功率/kW 3升压电感/μH 4输出滤波电容/F 0.1开关频率/ kHz 20，在Matlab中搭建模型进行仿真，得到典型控制，从图中可以看出，单周期控制中的典型参数一致，当主功率管开通时，积分器开始工作，等时，控制电路输出关断信号使主功率管关断同步整流芯片检测到 VDS满足开通条件，则输，则进入下一个开关周期。V1

南京航空航天大学硕士学位论文如图 2.20 所示，分别为全桥 Boost PFC 变换器输入电压正负半周期时所对应的四个开关驱动波形。如图 2.20(a)为输入电压正半周期时开关管的驱动波形，此时开关管 S3为主功率管相当于续流二极管，S1和 S3互补开通，开关管 S4一直保持开通状态，S2则一直保持关断状态图 2.20(b)为输入电压负半周期时开关管的驱动波形，此时开关管 S4为主功率管，S2相当于二极管，S2和 S4互补开通，开关管 S3一直保持开通状态，S1则一直保持关断状态，与电路分析保持一致。VG1VG1
【参考文献】

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1 黄世蒙;;磁流体发电机的电流饱和现象研究[J];科学技术与工程;2011年20期

2 郑敏;梁文英;;磁流体发电技术[J];青海师范大学学报(自然科学版);2010年04期

3 刘树林;曹晓生;马一博;;RCD钳位反激变换器的回馈能耗分析及设计考虑[J];中国电机工程学报;2010年33期

4 李建;赵凌志;刘保林;彭燕;沙次文;许玉玉;李然;;一种阀式磁流体波浪能直接发电系统的研究[J];机床与液压;2010年16期

5 陈以明;龚春英;;大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究[J];电力电子技术;2010年03期

6 卢增艺;陈为;;多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究[J];中国电机工程学报;2009年18期

7 洪峰;单任仲;王慧贞;严仰光;;一种逆变器损耗分析与计算的新方法[J];中国电机工程学报;2008年15期

8 王赞;肖岚;严仰光;;基于燃料电池的推挽正激变换器的控制研究[J];中国电机工程学报;2007年33期

9 刘桂花;刘永光;王卫;;无桥Boost PFC技术的研究[J];电子器件;2007年05期

10 王传兵;李玉玲;张仲超;;PFC直接电流控制策略综述[J];电源技术应用;2005年07期

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2 刘桂花;无桥PFC拓扑结构及控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

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3 高翔;单周期控制PFC技术及其数字化控制研究[D];西安电子科技大学;2014年

4 朱良梅;基于数字控制的全桥单级PFC变换器研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 陈喜亮;图腾柱无桥PFC变流器研究[D];浙江大学;2014年

6 赵国庆;1kVA航空静止变流器模块研制[D];南京航空航天大学;2013年

7 张轩昂;推挽正激电容器充电电源的研究[D];华中科技大学;2012年

8 高超;AC-DC反激变换器副边同步整流控制芯片的设计[D];复旦大学;2011年

9 张国兴;LLC谐振变流器同步整流策略研究[D];浙江大学;2010年

10 刘妍;基于单周期控制策略的新型高效率PFC电路研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

本文编号：2868761