高压直流电源串联控制方法的研究

摘要

随着科学技术的发展和生产力的提高，开关电源的应用涵盖了电镀行业、冶炼行业、焊接切割行业等诸多工业领域。在上述各个领域中，作为能量转换和供给设备的开关电源发挥着越来越关键的作用。在电源的容量方面，提出了越来越高的要求，既要求电源系统的功率密度要尽量的大，又要求系统的可靠性要尽可能的高。对于扩大电源的容量，以前的集中式大容量供电系统正逐渐被模块化的电源串并联组合系统所代替。
　　本研究结合某公司高压直流电源的研发，着重围绕实现直流电源的高压大功率输出和降低输出电压纹波的相关问题进行研究。对于高压大容量直流电源，当利用单个电源模块来实现时，对IGBT、变压器等器件的电气性能要求高，同时大容量高变比的高频变压器的设计和制作比较困难。为此采用多个直流电源模块在输出端串联，实现高压输出。对于输出端串联的拓扑，交错控制技术使得各个电源模块的纹波相位相差36O°/n（n为电源模块数），纹波相互交错、叠加补偿，系统的总输出电压纹波降低。同时论文中以两个电源模块在输出端串联为例，推导出了n（n≥2）个电源模块串联输出时，交错控制技术对系统总输出电压纹波的改善效果。按照计算的电路参数，在Matlab/Simulink中完成仿真验证。仿真对比非交错控制和交错控制对系统总输出电压纹波的影响，仿真验证交错控制技术的可行性和有效性。搭建实验平台，编写控制程序，结合硬件进行调试，进行实验验证。实验结果表明，交错控制可以降低系统总输出电压纹波、降低输出滤波电容的容量，有利于提高系统的功率密度，节约硬件成本。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外发展及研究现状

1.3 本文的主要工作内容

2.1 主电路方案的选取

2.2 全桥DC/DC变换器的工作原理

2.3 系统输出扩容方案

2.4 闭环控制方式的比较和选择

2.5 本章小结

3.1 高频变压器磁性材料的选择

3.2电源的参数设计

3.3 交错控制技术对输出电压纹波的补偿效果

3.4 本章小结

4.1 仿真模型和参数

4.2 仿真与分析

4.3 本章小结

5.1 实验平台概述

5.2 软件设计

5.3 实验结果

5.4 本章小结

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及专利