5kVA单相高频软开关航空静止变流器模块并联系统的研究
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摘要
多模块并联实现大容量航空静止变流器是当今变换技术发展的重要方向之一。多个模块并联分担负载功率，使各个模块中主开关器件的电流应力大大减小，从根本上提高可靠性、降低成本和提高功率密度，并可灵活构成各种功率能量。
本文采用公用电压外环方案，实现了五台1kVA基于高频零电压软开关航空静止变流器模块的并联输出。每台航空静止变流器模块均为电压、电流双环控制，通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率，同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流滞环跟踪模态，从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该电路具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点，可以有效地提高航空静止变流器的可靠性、可扩展性及可维护性。
Aviation static inverter (ASI) modules working in parallel are a new way to expand supply system capacity and it is one of the vital region power electronics. Each parallel module takes its share of the load, so the current stress for power switch reduced greatly. Higher reliability, lower cost and higher power density can be achieved by this way for large capacity power system and also system configuration becomes more flexible.
The ASI parallel system in this thesis is presented based on common voltage loop control. The system is made up of five paralleled modules based on high-frequency zero-voltage-switch 1kVA ASI. Each module is controlled by voltage-current two closed-loops. The common voltage loop controls system output voltage & frequency, and generates a common reference current signal. Each module tracks the signal as current source module under current hysterisis control, therefore each paralleled module shares the load current. The system proves the high power density and the flexibility. The reliability, the expand ability and the maintenance of ASI system are effectively improved.
本文采用公用电压外环方案，实现了五台1kVA基于高频零电压软开关航空静止变流器模块的并联输出。每台航空静止变流器模块均为电压、电流双环控制，通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率，同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流滞环跟踪模态，从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该电路具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点，可以有效地提高航空静止变流器的可靠性、可扩展性及可维护性。
Aviation static inverter (ASI) modules working in parallel are a new way to expand supply system capacity and it is one of the vital region power electronics. Each parallel module takes its share of the load, so the current stress for power switch reduced greatly. Higher reliability, lower cost and higher power density can be achieved by this way for large capacity power system and also system configuration becomes more flexible.
The ASI parallel system in this thesis is presented based on common voltage loop control. The system is made up of five paralleled modules based on high-frequency zero-voltage-switch 1kVA ASI. Each module is controlled by voltage-current two closed-loops. The common voltage loop controls system output voltage & frequency, and generates a common reference current signal. Each module tracks the signal as current source module under current hysterisis control, therefore each paralleled module shares the load current. The system proves the high power density and the flexibility. The reliability, the expand ability and the maintenance of ASI system are effectively improved.
引文
[1] 张占松，蔡宣三，开关电源的原理与设计，电子工业出版社，2001，
[2] 何希才，新型开关电源的设计与应用，科学出版社，2001
[3] 叶慧贞，新颖开关稳压电源，国防工业出版社，1999
[4] 蔡宣三、龚绍文，高频功率电子学，科学出版社，1993
[5] 丁道宏，电力电子技术，航空航天工业出版社，1992
[6] 王聪，软开关功率变换器及其应用，科学出版社，2000
[7] 叶治政，叶靖国，开关稳压电源，高等教育出版社，1989
[8] 张廷鹏等，通信用高频开关电源，人民邮电出版社，1997
[9] 何希才，新型开关电源及其应用，人民邮电出版社，1996
[10] 史平君，电源元器件分册，辽宁科学技术出版社，1999
[11] 陆治国，电源的计算机仿真技术，科学出版社，2001
[12] 陈建业，电力电子电路的计算机仿真，清华大学出版社，2003
[13] 吴建强，PSpice仿真实践，哈尔滨工业大学出版社，2001
[14] 张卫平，绿色电源——现代电能变换技术及应用，科学出版社，2001
[15] 刘志政，高频脉冲直流环节航空静止变流器的分析与实现，南京航空航天大学硕士论文，2000
[16] 刑岩，逆变器并联运行系统的研究，南京航空航天大学博士论文，2000
[17] 陈道炼，严仰光，软开关PWM组合式航空静止变流器研究，电力电子技术，No．4，1997，11
[18] 胡文斌，3KVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究，南京航空航天大学学报，Vol．34，No．6，2002，12
[19] 李启明，正激变换器脉冲变压器的优化设计，南京航空航天大学学报，Vol．35 No．4，2001，8
[20] 李启明，正激直流环节逆变器的分析与研究，电力电子技术，Vol．35，No．3，2001，6
[21] 刘茜等，双环控制双幅有源箝位谐振直流环节逆变器，电力电子技术，Vol．35，No．1，2001，2
[22] 曹才开，用“三点频率法”设计开关电源双级LC滤波器，电工技术杂志，2003，5
[23] 张家胜，郝荣泰，滞环控制变流器的开关频率研究，电工电能新技术，1998，1
[24] 方向等，箝位思想在高频软开关DC/AC变流器中的应用，电力电子技术，2001，
4
[25] 王创社，开关电源两种控制模式的分析比较，电力电子技术，No．3，1998
[26] Zero-voltage and zero-current full bridge PWM converter for high power applications, Jung-Guo Cho, PESC 1994, 102-108
[27] Novel Zero-voltage and Zero-Current-Switching Full-Bridge PWM Converter Using a Simple Auxiliary Circuit, Jung-Goo Cho etl., IA, 1999(4): 15-20
[28] An Improved Full-Bridge Zero-Voltage-Transition PWM DC/DC Converter with Zero-Voltage/Zero-Current Switching of the Auxiliary Switches, Dong-Yun Lee, etl, IA, 2000(2): 558-566
[29] A Family of Continuous-Conducting-Mode Power Factor Correction Controllers Based on the General Pulse-Width-Modulator, Zheren Lai, etl, PE, 1998(3): 501-509
[30] Maria D.Bellar, Tzong-shiann Wu, Aristide Tchamdjiou, Javad Mahdavi and M.Ehsani, A Review of Soft-switched DC/AC Converters, IEEE Trans.on IA, Vol.34, No.4, 1998, 847-860
[31] Jiann-fuh Chen and Ching-Lung Chu, Combination Voltage-controlled PWM Inverters for UPS Parallel Operation, IEEE Trans, on PE, Vol. 10, No.5., 1995, 547-558
[32] David J.Perreault, Robert L.Selders, Jr. and John G. Kasskian, Frequency-Based Current-Sharing Techniques for Paralleled Power Converters, IEEE Trans.on PE, Vol. 13, No.4, 1998, 626-634
[33] Byungcho Choi, Comparative Syudy on Paralleling Schemes of Converter Modules for Distributed Power Applications, IEEE Trans.on IE, Vol.45, NO.2, 1998, 194-199
[2] 何希才，新型开关电源的设计与应用，科学出版社，2001
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