输入串联输出并联高压直流变换器研究及装置研制

摘要

随着传统化石能源的日益枯竭以及新能源的迅速崛起，能源格局改革势在必行。交流电网在大规模可再生能源接入时越来越力不从心，直流电网成为解决该问题众多方案中的研究热点。高压直流DC/DC变换技术是直流电网的关键技术之一。
　　采用多模块串并联组合式的直流变换器能适用于高输入电压大功率场合，其中输入串联输出并联(input-series-output-parallel，ISOP)组合直流变换器非常适用于高压输入、低压输出场合。实现输入均压和输出均流是该组合变换器正常工作的关键。本文的研究重点主要体现在以下几个方面：
　　(1)以全桥(Full Bridge,FB)直流变换器为基本模块，对ISOP组合直流变换器的结构进行研究。阐述了全桥直流变换器的工作原理并分析了变压器漏感对全桥直流变换器的影响，然后建立了全桥直流变换器的小信号模型。在此基础上，建立ISOP整体小信号模型，并采用扰动分析法对该系统进行频域分析，推导出各个扰动变量之间的传递函数关系。
　　(2)以输入均压和输出均流为主要目标，对 ISOP的控制策略进行研究和设计。以开关直流变换器的输入负阻抗特性为切入点，揭示了基于双环的输出均流控制策略的原理及其不稳定性。在此基础上研究了一种三环控制策略，并针对该控制策略，进行了详细的参数设计及稳定性分析。仿真结果表明采用该控制策略和设计的参数能实现系统稳定输出以及输入均压和输出均流。
　　(3)针对10kV/100kW的ISOP组合变换器工程设计，详细叙述了主电路参数选取原则和步骤，然后按照这个设计的参数搭建一个3模块ISOP实验平台，并设计了针对该平台的控制系统并进行实验，实验结果表明本文的研究成果的有效性及正确性。

目录

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2 ISOP控制策略研究现状

1.3本课题研究意义与主要内容

第2章 ISOP直流变换器结构研究

2.1全桥(FB)直流变换器

2.2 ISOP直流变换器拓扑结构

2.3 ISOP直流变换器小信号模型

2.4本章小结

第3章 ISOP直流变换器控制策略研究

3.1系统总体控制方案

3.2控制参数设计

3.3仿真分析

3.4本章小结

第4章 ISOP系统样机参数设计及实验验证

4.1主电路参数设计

4.2实验样机设计

4.3实验验证与分析

4.4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