DC-DC變流器的柔性變拓?fù)溲芯?pdf

1、電力電子標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的普適化和通用化，是繼電力電子電源模塊標(biāo)準(zhǔn)化后，電力電子系統(tǒng)集成工作的進(jìn)一步深入發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的普適化和通用化，可在電力電子系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)電源模塊成功實(shí)際推廣應(yīng)用，從而形成電力電子產(chǎn)業(yè)新的推動(dòng)力這一過程中，起到舉足輕重的作用。變拓?fù)淙嵝宰兞髌骷夹g(shù)是電力電子標(biāo)準(zhǔn)電源模塊普適化和通用化的具體體現(xiàn)。本文圍繞著“變拓?fù)淙嵝宰兞髌鳌边@一全新的概念，在具有功能同構(gòu)性質(zhì)的拓?fù)滠涢_關(guān)優(yōu)化、符合變拓?fù)浜x的雙向DC-DC變流器軟開關(guān)

2、優(yōu)化，拓?fù)涞耐瑯?gòu)和對(duì)偶理論、變拓?fù)淙嵝宰兞髌鞯耐負(fù)鋵で?、拓?fù)淝袚Q電路構(gòu)造、拓?fù)淝袚Q策略、拓?fù)浼嫒莘绞?，以及變拓?fù)淙嵝宰兞髌鞯闹饕獦?gòu)成范式和應(yīng)用等一系列方面上展開了廣泛的研究，在電力電子標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的普適性方向上提出具有實(shí)踐操作價(jià)值的完整思路和理論，這些思路和理論的總和，即構(gòu)成了變拓?fù)淙嵝宰兞髌骼碚摰幕倔w系和研究框架，對(duì)提高標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的普適性和通用性具有指導(dǎo)性意義。
　　 電力電子拓?fù)涞幕狙芯渴冀K是電力電子功率變換領(lǐng)域的主體

3、。針對(duì)電力電子系統(tǒng)集成的前期拓?fù)鋬?yōu)化研究中，優(yōu)化拓?fù)涞膫€(gè)異性強(qiáng)，拓?fù)鋬?yōu)化方案通用性不足的情況，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電源模塊候選拓?fù)鋬?nèi)部功能模塊電路構(gòu)造的異同提出了功能同構(gòu)拓?fù)涞母拍?，并按照中小功率和中大功率等?jí)兩種應(yīng)用場(chǎng)合的分類提出了具有通用性意義的軟開關(guān)方案，在此基礎(chǔ)上還做了進(jìn)一步的深入優(yōu)化。這種按照功能同構(gòu)形式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電源模塊候選拓?fù)溥M(jìn)行研究的方法，可根據(jù)電力電子拓?fù)鋬?nèi)在電路功能模塊的構(gòu)成方式和具體實(shí)施方式，系統(tǒng)性地推舉并派生出相互之間關(guān)系程度密

4、切的一系列關(guān)聯(lián)拓?fù)?，形成了功能同?gòu)的拓?fù)渥?，擴(kuò)展了變拓?fù)淙嵝宰兞髌鞯淖油負(fù)浜蜻x范圍。同時(shí)對(duì)功能同構(gòu)拓?fù)渥逯芯唧w個(gè)例元素的研究，又有望在諸項(xiàng)期望的電氣性能提高上取得新的突破，從而又可以形成一類新的電力電子功能同構(gòu)拓?fù)渥?。研究結(jié)果表明，采用該功能同構(gòu)的方式對(duì)電力電子拓?fù)溥M(jìn)行研究，確實(shí)可提升拓?fù)鋬?yōu)化方向的針對(duì)性、增加拓?fù)渲g的相互關(guān)聯(lián)性并提高新穎拓?fù)鋭?chuàng)新能力的有效性，從而證明了根據(jù)功能同構(gòu)概念研究并優(yōu)化電力電子拓?fù)涞倪@一方式的正確性和可行性研

5、究了能量雙向傳遞時(shí)開關(guān)管電氣應(yīng)力對(duì)等的雙向DC-DC變流器，提出了完整的實(shí)用型電力電子拓?fù)湔鞫O管ZCS關(guān)斷技術(shù)的判斷理論和實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)導(dǎo)出的理論，構(gòu)建了含有24種元素的具有輸出整流二極管ZCS性質(zhì)的三元件諧振拓?fù)渥澹⑼ㄟ^三元件諧振拓?fù)渥逯型負(fù)湓赝瑯?gòu)和對(duì)偶的推演和組合，又提出一族總計(jì)24種具有斬波開關(guān)管可ZVS開啟、整流開關(guān)管可ZCS關(guān)斷的開關(guān)損耗最小化的“雙軟”雙向DC-DC拓?fù)?，完全符合變拓?fù)渥兞髌鲬?yīng)用的概念。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)也驗(yàn)證

6、了提出的拓?fù)湓谀芰侩p向傳遞的兩種工作模式下均能高效率工作，具有較高的功率密度和成本優(yōu)勢(shì)。雙向DC-DC變流器，特別是“雙軟”的雙向DC-DC變流器研究在變拓?fù)渥兞髌鞯淖油負(fù)鋵で蠛妥油負(fù)?工作模式切換方面具有重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)也是現(xiàn)有的變拓?fù)渥兞髌飨嚓P(guān)理論和技術(shù)從DC-DC變流器的范疇能成功拓展到有關(guān)交流變流器應(yīng)用領(lǐng)域中去的關(guān)鍵。
　　 在前期拓?fù)鋬?yōu)化研究的基礎(chǔ)上，探討了狹義變拓?fù)渥兞髌魉鶓?yīng)具備的3個(gè)主要性質(zhì)，從全方位上對(duì)狹義變

7、拓?fù)渥兞髌髟趯捿斎敕秶鷳?yīng)用場(chǎng)合中的構(gòu)成理論作了深入研究：提出狹義變拓?fù)渥兞髌髯油負(fù)潆娐分g必然有同構(gòu)或?qū)ε嫉年P(guān)系，需要按照電力電子電路同構(gòu)和對(duì)偶的原則來尋找適合于構(gòu)成狹義變拓?fù)渥兞髌鞯淖油負(fù)潆娐?；發(fā)現(xiàn)了子拓?fù)淝袚Q電路使用器件數(shù)目最簡(jiǎn)化的可能性一定存在，并提出了關(guān)于所需最少切換繼電器個(gè)數(shù)的基于數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換矩陣的推導(dǎo)算法；提出了一種具有通用性質(zhì)的能量消耗式子電路切換策略，并繪制了相應(yīng)的子電路模式切換邏輯狀態(tài)機(jī)；對(duì)于小信號(hào)的兼容提出了數(shù)控法和反饋

8、補(bǔ)償法兩種設(shè)計(jì)思路，對(duì)于磁元件的兼容提出了改變?cè)褦?shù)和諧振選頻兩種設(shè)計(jì)思路。給出了兩個(gè)狹義變拓?fù)浣涣髌鞯木唧w實(shí)施例，在分別驗(yàn)證了交拓?fù)渥兞髌魉哂械?點(diǎn)性質(zhì)的同時(shí)，還具體說明了如何根據(jù)狹義變拓?fù)浣涣髌鞯臉?gòu)成理論積極構(gòu)造高性能、低成本的變拓?fù)渥兞髌鳎蚨C明了狹義變拓?fù)浣涣髌骼碚摰恼_性和其實(shí)用價(jià)值。
　　 從廣義變拓?fù)渥兞髌鞯亩x以及和狹義變拓?fù)渥兞髌髦g的區(qū)別出發(fā)，說明了廣義變拓?fù)渥兞髌髟试S其中的元器件可以不被完全復(fù)用、以及構(gòu)成

9、方式和切換方式均較為靈活的特點(diǎn)，并討論了其具有的3個(gè)主要性質(zhì)，系統(tǒng)性地歸納并總結(jié)了廣義變拓?fù)渥兞髌鳂?gòu)成的3個(gè)主要大類范式(包括7種小類子范式)。通過對(duì)每一個(gè)子范式按照工業(yè)界的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀和學(xué)術(shù)界的科研成果的一對(duì)一案例研究表明，該廣義變拓?fù)渥兞髌鳂?gòu)成范式的提出，能夠反映電力電子行業(yè)在提高電源產(chǎn)品普適性應(yīng)用和研究上的最新現(xiàn)狀，可代表普適性電力電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，具有理論體系上的發(fā)展意義和實(shí)踐領(lǐng)域上的指導(dǎo)意義。根據(jù)廣義變拓?fù)渥兞髌骼碚摌?gòu)建的實(shí)