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中功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究

张军明  
【摘要】:电力电子系统集成技术作为电力电子技术发展的重要趋势在最近几年受到了广泛的关注。论文首先回顾了电力电子技术的发展现状,对电力电子系统集成的内容和目标进行了详细的阐述。根据电力电子系统集成的目标和要求,论文着重对中功率模块标准化中几个关键问题进行了研究,包括标准模块的级联、并联、串联方法以及稳定性问题,中功率DC/DC标准模块的拓扑筛选两大方面。 系统级联是电力电子应用中最基本的形式。级联系统的不稳定主要由于源模块和负载模块输入输出阻抗不匹配引起的,因此阻抗分析法被广泛采用。由于阻抗分析方法建立在实验的基础上,其保守性和测量的简单性存在折衷。本文详细总结了各种阻抗分析方法,如禁止区方法,并提出了一种新的阻抗禁止区方法,具有测量简单和较好的保守性。 由于级联的稳定性问题主要是由于阻抗不匹配引起的,因此对单相PFC变流器、电压模式DC/DC变流器(DCM和CCM工作方式)和电流模式DC/DC变流器几个典型环节的阻抗进行了分析,并提出了改进阻抗特性的方法。本文对描述输入输出阻抗的一些关键参数也进行了探讨,通过这些参数,可以方便地了解其输入输出阻抗特性,在设计阶段避免级联的不稳定问题。 标准模块并联问题也是系统集成中的基本问题之一。在小功率场合,下垂法有广泛的应用。在中功率场合,有源法被广泛采用。本文根据均流方法的内在机理,对各种均流方法进行了分类和比较。对并联系统的稳定性问题,提出了一种新的稳定性分析方法和设计方法,通过仿真验证了本文提出的方法的准确性和简单性。作为并联对偶问题,本文对标准模块的串联问题也进行了分析和讨论。 论文还对中功率应用DC/DC变流器拓扑(主要是全桥DC/DC变流器)进行了较为全面的总结、分类和比较。在分析和比较的基础上,提出了一些新的软开关全桥DC/DC变流器拓扑,并最后总结了11种全桥DC/DC变流器拓扑作为标准模块的候选拓扑。


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