基于有源升压整流单元的全桥多端口变换器-研究

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1、承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要独立新能源供电系统中采用集成的多端口变换器代替多个独立的两端口变换器，可以有效减少功率变换的级数、提高系统能

2、效，同时还能实现更高的功率密度、降低成本，本文研究了一类基于有源升压整流电路的多端口变换器解决方案。本文所研究的双输出全桥多端口变换器是通过将非隔离双向升降压变换器与有源升压整流电路集成得到的，变换器可以分解为两种独立的三端口单元，其副边分别采用全桥式、倍压式整流结构。为了研究全桥多端口变换器原理，首先研究了其分解所得的全桥式和倍压式有源升压整流三端口单元，详细分析了变换器的工作模式、开关模态、输出特性、软开关特性等，给出了变换器关键参数设计准则，并进行了实验验证。理论分析和实验结果表明：两种三端口变换器不仅能够实现各端口之间的单级功率变换，而且能够在宽范围内实

3、现所有开关管、二极管的软开关，实现了高效率功率变换；此外，通过采用占空比加副边移相调制策略，负载端口的电压增益可以在宽范围内变化，特别适合新能源发电装置或储能装置电压宽范围变化的应用场合。在两种三端口变换器单元的研究基础上，研究了具有两个独立负载端口的集成四端口变换器，结合变换器工作原理以及各端口的功率控制需求，设计了一种基于竞争机制的多端口能量管理策略，给出了其具体实现方法；最后搭建了实验样机进行实验验证，实验测试结果表明：所采用的四端口变换器能够实现各端口间的高效功率变换，能够满足独立新能源供电系统功率管理与控制的需求。关键词：航天供电系统，多端口变换器，移

4、相控制，软开关，有源升压整流I基于有源升压整流电路的全桥多端口变换器研究ABSTRACTArenewablepowersystem,whichusuallyconsistsofenergysource,storageelementandload,canbeconsideredasathree-portpowersystemwiththeinput,outputandbidirectionalports.Theconventionalsolutionofmultipleseparateconverterscanbereplacedbyaintegratedmult

5、i-portconverter(MPC),whichfeaturesreducedsize,lowercostandbetterefficiencyandcompactcentralizedcontrol.Basedonthis,anovelkindofMPCwithactiveboostrectifier(ABR)wasresearchedinthispaper.TheMPCsresearchedinthispaperarederivedbyintegratingtwointerleavedBuck/Boostcircuits(IBBC)andaFBCwith

6、ABR,whiletheABRcanbefull-bridgeorvoltage-doubler(VD)structure.Firstly,twokindsofthree-portconverter,whichiscalledfull-bridgeABR-TPCandVD-ABR-TPC,havebeenresearched.Operationmodes,workingstates,outputcharacteristicsandsoftswitchingwereanalyzedindetail,thenthedesignconsiderationsweregi

7、venandprototypeswerebuilttoverifytheanalysis,respectively.TheoreticalanalysisandexperimentalresultsdemonstratethatthetwoTPCsmentionedabovecanachievehigh-efficiencysingle-stageconversionbetweenanytwoofthethreeports,whilesoft-switchingofalltheactiveswitchesanddiodescanberealizedinawide

8、loadrange.Fu