双向直流谐振多变换器系统控制策略研究

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在直流变压器系统结构中,多模块组合结构因其具有模块化设计、降低元件应力、易于维护扩容等优点,具有广阔的应用前景。本文利用CLLLC变换器具有电气隔离、双向高效运行、高功率密度特点,通过级联Buck/Boost变换器,将两个变换器视作一个子模块,各子模块输入输出侧串并联组合成本文所研究的双向直流谐振多变换器系统。当系统升压工作时可认为是输入并联输出串联(Input-parallel output-series,IPOS)系统,当系统降压工作时可认为是输入串联输出并联(Input-series output-parallel,ISOP)系统。本文主要的研究内容如下:1.分析CLLLC变换器工作原理,建立了变换器等效模型,分析了原副边谐振参数对变换器增益曲线和正反向工作一致性影响,以此为基础设计了变换器参数。2.针对CLLLC变换器采用变频控制所带来的问题,通过参数设计使变换器呈现直流变压器(DC Transformer,DCX)特性,通过级联Buck/Boost变换器实现调压功能,以此级联变换器为子模块,组成双向直流谐振多变换器系统。3.指出对于IPOS和ISOP系统,实现均压均流是系统稳定的关键,在分析均压均流基础上进一步明确了均压与均流控制之间的关系,针对两种系统分析了采用均压与均流控制策略的稳定性。4.建立了Buck/Boost和CLLLC变换器小信号模型,以此为基础设计了PI控制器参数。搭建了双向直流谐振多变换器系统仿真模型,采用了三环控制策略实现了IPOS和ISOP系统均压均流。5.针对IPOS和ISOP系统,采用无互联控制策略,实现了各模块的自然均压均流。建立系统小信号模型,根据广义根轨迹确定了系统控制参数的取值。搭建了仿真模型,仿真结果表明无互联控制策略正确性和稳定性。通过实验验证了IPOS和ISOP系统控制策略有效性。
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