具有自然均压特性的多变换器模块输入串联输出并联系统研究

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1、中图分类号：TM461论文编号：102870318-SX046学科分类号：080800硕士学位论文具有自然均压特性的多变换器模块输入串联输出并联系统研究研究生姓名刘飞学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师阮新波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringInput-Series-Output-ParallelConve

2、rterSystemwithNaturalVoltage-SharingCharacteristicsAThesisinElectricalEngineeringbyFeiLiuAdvisedbyProf.XinboRuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的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

3、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：2018年3月29日南京航空航天大学硕士学位论文摘要在地铁和高铁等轨道交通中，辅助变流器的供电电压有1500V和750V两种。在这种高压输入的场合，为了降低开关管的电压应力，可以采用多个变换器在输入侧串联和输出侧并联，这就是输

4、入串联输出并联(Input-Series-Output-Parallel,ISOP)系统。对于ISOP系统来说，其关键是实现各模块之间的输入均压和输出均流。本文研究具有自然均压特性的ISOP系统。本文提出了由Boost+LLC谐振变换器构成的ISOP系统，在Boost+LLC变换器中，Boost变换器用来调节输出电压，而LLC谐振变换器开关频率固定，用来实现电气隔离和电压匹配。对于输入串联的Boost变换器来说，其输入分压电容可以去掉，在此基础上，采用交错控制方式，可以大大减小升压电感量。对于LLC谐振变换器来说，通过合

5、理设计LLC谐振变换器的参数，可以使其呈现出直流变压器(DCTransformer,DCX)的特性。本文分析了基于Boost+LLC谐振变换器的ISOP系统自动实现输入均压和输出均流的机理。通过使LLC谐振变换器工作在DCX方式，而Boost变换器共用同一占空比，该ISOP系统可以自动实现输入均压和输出均流，无需增加额外的措施。由于LLC谐振变换器工作在DCX方式，即使各模块参数不一致，其电压增益基本保持不变，因此不影响均压效果；而Boost变换器的升压电感可以合并，只需保证占空比一致即可。因此，相比于单级隔离型变换器，

6、本文提出的Boost+LLC谐振变换器构成的ISOP系统的均压均流效果受模块间参数不一致的影响更小。为了使LLC谐振变换器工作在DCX方式，本文给出了LLC谐振变换器谐振元件的参数设计准则，利用该方法设计的LLC谐振变换器，即使谐振参数由于温度等原因产生漂移，导致谐振频率发生一定的变化，其电压增益也基本保持不变。本文将ISOP系统的变换器模块推广到一般的预调节器+DCX模块或DCX+后调节器模块，分析了预调节器或后调节器模块共用占空比时四种多变换器模块串并联组合系统的稳定性，分析表明，ISOP系统和输入并联输出串联(In

7、put-Parallel-Output-Series,IPOS)系统是可以稳定工作的，而输入并联输出并联(Input-Parallel-Output-Parallel,IPOP)系统和输入串联输出串联(Input-Series-Output-Series,ISOS)系统不能稳定工作。最后，研制了一台12kW的ISOP系统原理样机，并进行了实验验证。实验结果，表明本文提出的基于Boost+LLC谐振变换器的ISOP系统自动实现输入均压和输出均流方法是可行的。关键词：输入串联输出并联系统，LLC谐振变换器，直流变压器，共用占

8、空比，输入均压，输出均流。I具有自然均压特性的多变换器模块输入串联输出并联系统研究ABSTRACTInthepowersystemsforhigh-speedtrainandsubway,theinputvoltageoftheauxiliarypowersupplyis750Vor1500V.Intheseappl