级联系统变换器阻抗分析与稳定性改善方法研究.pdf

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1、船电技术I应用研究级联系统变换器阻抗分析与稳定性改善方法研究石朝泓1，徐晔1，王金全1，侯鹏飞1，邵志学2(1．解放军理工大学，南京210007；2．94654部队，南京210046)摘要：在级联系统稳定性判据基础上，分析级联系统前后级模块的阻抗比关系，讨论了Lc滤波电路对后级负载输入阻抗的影响及其对级联系统稳定性的改善作用，介绍了电流源扰动注入法测试级联系统稳定性的方法，通过实验验证LC滤波电路对级联稳定性的改善作用。关键词：级联稳定性阻抗分析LC滤波输入阻抗中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1003—4862(2013)12—0058．04Impe

2、danceofConvertersinCascadedSystemandtheMethodofStabilityImprovementShiZhaohon91，XuYe‘，WangJinquan‘，HouPengfeil，ShaoZhixue2(1．PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing，210007，China；2．Troopsof94654，Nanjing210046，China)Abstract：Basedonthecascadedsystemstabilitycriterion，thispaperanaly

3、zestheimpedancerelationofconvertersincascadedsystem，discussestheeffectofLCfiltercircuittoloadinputimpedanceandtheprincipleofimprovingstabilityofcascadedsystem，andintroducescurrentsourcedisturbancetestingmethodfo，themeasurementofcascadedsystemstability．ExperimentsverifytheeffectofLCfi

4、ltercircuittothestabilityofelectroniccascadedsystems．Keywords：cascadedsystemstability,impedanceanalysis，LCfilter,inputimpedance0引言随着直流分布式系统的发展，功率电子变换器应用增多，独立设计的功率变换器在系统中级联应用时会出现系统级联不稳定问题⋯。特别是，当功率变换器输出功率受到精确控制时表现为恒功率负载，恒功率负载的负小信号阻抗特性将严重影响系统的稳定性。在级联稳定性判别依据阻抗比较法出现之后，国内外学者相继提出很多改善变换器级联稳定

5、性的方法，包括修改变换器元件参数、改变变换器控制方式、增加补偿环节和提高系统直流母线电压等【2‘4】。这些方法多数从变换器本身出发，受变换器输出电气特性的约束，改进空间较小，成本较高。文章基于能量平衡的观点，提出在级联模块间增加滤波补偿装置的方收搞日期：2013．04—24作者简介：石朝泓(1988一)，男，硕士研究生。研究方向：军用电源技术，直流微网能量管理与稳定性分析。58法改善变换器级联稳定性，成本低、易实现，实际应用意义大。1级联稳定性判据分别单独设计的功率变换器模块在级联运行时，其小信号稳定性是由级联处前级变换器模块的输出阻抗与后级变换器模块的输入阻抗

6、比值决定。在图l所示级联系统中zD为上级源模块的输出阻抗，乙为下级负载模块的输入阻抗，可得％一BI昂：¨l1+rm乙：孕(1)么：根据Middlebrook阻抗判据【5J，级联系统稳定要求l+L有负实部的根，即乙的Nyquist曲线在复平面内不包围(一l，0)点，如图2(a)所示。同时曲线与(一1，0)点的距离可以表征系统的稳定裕度。因此，判别系统是否稳定的问题就转换为比较源变换器输出阻抗和负载变换器输入阻抗的问题。Middlebrook判据要求在全频率范围内源船电技术I应用研究变换器的输出阻抗乙都要小于负载变换器的输入阻抗Zi，实现难度较大，相对保守。很多学者

7、在Middlebrook判据基础上提出了改进的禁止区域判别方法16J，认为只要L的Nyquist图不进入图2(b)所示的禁止区内，系统就是稳定的，而且具有600相位裕量和6dB增益裕量。系统稳定满足的数学条件是Re(Zo／zi)>=．1／2。本文分析将建立在改进的禁止区域判别法基础之上。+V11+Fvl+]+Vo，+V．：广Fv2源模块l·+

8、负载模块zoZi图l变换器级联结构示意图‘‘劾乏爵‘：hn‘m▲；禁止匿域}．j，，．，j『√，，+。÷(a)Middlebrook阻抗判据(b)禁止区域稳定判据图2稳定性判据2级联系统阻抗分析2．1Buck变换器输入阻抗

9、分析研究LC滤波电路对级