基于脉冲序列控制的DC/DC变换器功率与信号同步传输策略研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimiewongy2009
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准确的信息传输是实现直流供电系统高效、可靠运行的保障。DC/DC变换器是直流供电系统的重要组成部分,利用通信技术实现多变换器之间的协调控制、故障检测和状态更新,可以满足不同用电设备对电能质量和形式的需求,提高用电的可靠性和灵活性。本文研究了脉冲序列(Pulse Train,PT)控制DC/DC变换器功率与信号同步传输(Power and Signal Synchronous Transmission,PSST)策略,并将其应用于本质安全型变换器中。第一,分析了脉冲序列控制方法的工作原理,对比了电感电流断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)和电感电流连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)下Buck变换器的运行特性。详细分析了Buck变换器在DCM工作模式下的高低功率脉冲组合方式和在CCM工作模式下的低频振荡产生原因,提出了一种电容电流反馈型脉冲序列(Capacitor Current Pulse Train,CCPT)控制方法,抑制了低频振荡。给出了仿真和实验结果,验证CC-PT控制策略的有效性。第二,面向PT控制的Buck变换器,研究了二进制振幅键控(Binary Amplitude Shift Keying,2ASK)和二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,2FSK)两种PSST策略。提出了一种适用于Buck变换器的CC-PT/2FSK型PSST策略,通过在参考电压处注入载波信号,在输出电压上诱导出相同频率的纹波电压,实现信号传输。仿真和实验表明该PSST策略的可行性。第三,面向CC-PT控制的本质安全型级联Buck变换器,提出了一种基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的变换器PSST策略。建立信号调制的数学模型,分别求出本质安全型变换器最大电容、最小电容和最大电感,在L-C参数平面上绘制出本质安全区域。通过仿真和实验验证了CC-PT/OFDM策略在本质安全型变换器中的可行性。该论文有图55幅,表9个,参考文献84篇。
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