10kV_750V开关电容型ISOP直流变换技术研究及装直研制

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1、学校代号10532学号S150900642分类号TM76密级公开硕士学位论文10kV/750V开关电容型ISOP直流变换技术研究及装置研制学位申请人姓名易伟浪培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称罗安教授学科专业电气工程研究方向电力电子技术及其应用论文提交日期2018年5月10日学校代号：10532学号：S150900642密级：公开湖南大学硕士学位论文10kV/750V开关电容型ISOP直流变换技术研究及装置研制学位申请人姓名：易伟浪导师姓名及职称：罗安教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年5月10日论文答辩日期：2018年5月2

2、2日答辩委员会主席：李欣然教授ResearchandEquipmentDevelopmentof10kV/750VSwitchedCapacitorISOPDCConverterbyYIWeilangB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfess

3、orLUOAnMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

4、检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日10kV/750V开关电容型ISOP直流变换技术研究及装置研制摘要随着传统能源的日益枯竭和生态环境问题的日趋严重，绿色可再生能源逐渐成为未来能源战略的发展趋势。传统的交流电网由于自身消纳能力的有限，越来越难以适应未来能源格局的变化。直流电网和直流变换技术是解决该问题的有效途径。输入串联输出并联(input-series-output-parallel，ISOP

5、)组合直流变换器具有模块化，可靠性高，方便系统扩容等优点，是实现直流电网中高压到低压直流变换的关键设备之一。本文针对常规的ISOP直流变换器难以实现故障切除，启动电流大，各模块功率容易不平衡等问题，深入研究了ISOP直流变换器的拓扑结构，软启动过程以及功率平衡控制策略等。研究重点和取得的成果如下:(1)针对传统的移相全桥ISOP直流变换器在故障切除，电压匹配和模块冗余等方面的不足，研究了一种开关电容型ISOP直流变换器，具有快速切除故障子模块，方便系统模块冗余，能够实现输入与输出电压的良好匹配等优点。首先给出了开关电容型ISOP变换器的工作原理与运行特性，详细分析了变换

6、器软启动过程，并推导了变换器的软启动限制条件。进而以单个开关电容子模块小信号模型为基础，建立了开关电容型ISOP系统整体小信号模型，求解了投切运行模式下各扰动变量之间的传递函数。(2)针对开关电容型ISOP直流变换器输入均压(IVS)与输出均流(OCS)问题，提出了一种解耦控制方法。首先，对比分析输入均压与输出均流两种控制方式的抗干扰能力，并在输入均压控制的基础上，引入耦合因子分析了输入均压控制与输出电压控制之间的耦合特性。进而提出了开关电容型ISOP直流变换器的电压解耦控制方法，消除了输入均压环与输出电压环相互之间的影响，并详细设计了输入均压环和输出电压环的控制器参数

7、。最后，搭建了仿真模型验证了所提控制方法与参数设计的有效性和正确性。(3)针对10kV/750V的开关电容型ISOP变换器进行了工程设计,详细叙述了直流侧电容、功率器件、高频变压器和输出滤波电感等主电路的参数设计原则与方法，给出了控制系统的硬件电路和软件系统的详细设计。并搭建了一个三模块ISOP实验平台，对本文研究成果的有效性和正确性进行了验证。关键词：开关电容；输入串联输出并联；直流变换器；输入均压；输出均流；解耦控制；II硕士学位论文AbstractWiththedepletionoftraditionalenergysourcesa