交错并联电流型推挽变换器的研究

作     者：何朋 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王勤

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：零电压 交错并联 电流型 推挽变换器 

摘      要：近年来,随着新能源发电技术的快速发展,燃料电池、风能、太阳能等新能源因易获得、无污染、可再生等特点正处于大规模应用阶段。然而,在新能源发电系统中,其输出电压较低,无法直接并网或提供给本地负载供电,需要DC-DC变换器将较低的输出电压提升到较高直流电压,再经过逆变器并网发电或者给直流负载供电。电流型推挽变换器具有导通损耗低、电气隔离、结构简单、变压器利用率高、自升压能力与输入电流连续等优点适用于新能源发电前端低压输入场合。同时,交错并联技术具有减小输入电流纹波,提高电压增益、提高输出功率等特点,适用于低压大电流输入的新能源发电系统。因此,本文通过对交错并联直流升压变换器发展现状的研究,以推挽变换器为基础拓扑,提出了一种新型的交错并联电流型推挽变换器拓扑结构。与传统电流型推挽拓扑相比,提出的结构相对简单,只需增加一个简单的箝位支路即可有效吸收变压器漏感能量,减小功率管两端电压应力,同时可实现所有功率管的零电压(ZVS)开通。首先,论文分析了新型变换器的工作原理及稳态特性,推导出了开关管和二极管的电压应力等关键电路参数,并与单相变换器稳态性能进行了对比分析。通过仿真验证,结果表明提出的新型变换器具有ZVS开通、电压应力低,电流纹波小等优点。进一步,为了实现新能源发电并网,以提出的新型拓扑为基础,重构了一种交错并联电流型DC/AC变换器结构并提出了相应的交错移相DC/AC调制策略,减少了DC/AC变换器的开关损耗。另外,建立了所提出变换器的小信号模型,设计了双环控制器,讨论了并联均流及锁相并网策略,通过理论分析和仿真实验验证论证了设计的合理性。最后,设计并搭建了一台800W原理样机。实验结果验证了所提理论的正确性及有效性。