大功率集成化電力電子模塊關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在大功率電力電子應(yīng)用場(chǎng)合，由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)單一，因此其核心變流器部分適合采用集成化的電力電子單元模塊構(gòu)成，在工業(yè)領(lǐng)域大型電力電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中這已成為一種趨勢(shì)，本文著重對(duì)大功率應(yīng)用場(chǎng)合的集成化基本模塊進(jìn)行了研究和探討。 大功率領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用了多電平技術(shù)，多電平電路拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)和大功率集成化電力電子基本模塊之間有著緊密的聯(lián)系。從統(tǒng)一化多電平拓?fù)涑霭l(fā)，本文對(duì)各類多電平拓?fù)溥M(jìn)行了統(tǒng)一化分析，得到了各類多電平拓?fù)湫纬傻膬煞N主要方式：組合

2、和簡(jiǎn)化。按各類多電平拓?fù)涫欠窬邆淇煞纸馓匦裕瑢?duì)適合采用基本模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的多電平拓?fù)溥M(jìn)行了歸類，其中級(jí)聯(lián)型多電平拓?fù)渥罹邇?yōu)勢(shì)。 論文中提出了一種新型的自平衡級(jí)聯(lián)多電平拓?fù)?，該多電平拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是只需采用一個(gè)電壓源，就可以以級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)輸出電壓的升降。新型拓?fù)渚哂须妷鹤詣?dòng)平衡的特性，和輸出負(fù)載的性質(zhì)無(wú)關(guān)。相比傳統(tǒng)多電平拓?fù)洌撔滦投嚯娖酵負(fù)淇梢杂幂^低的硬件成本和控制難度實(shí)現(xiàn)相同電平的輸出。新型多電平拓?fù)溥€可應(yīng)用于DC-DC應(yīng)用場(chǎng)合中

3、，具有良好的應(yīng)用前景。 針對(duì)汽車42V雙母線供電系統(tǒng)，論文中提出了一種新型飛跨電容型DC-DC四電平變流器，變流器拓?fù)渲袥](méi)有任何磁性元件，因此更加適合集成化設(shè)計(jì)。文中對(duì)新型DC-DC變流器的工作原理進(jìn)行了分析。同時(shí)為解決傳統(tǒng)飛跨電容型：DC-DC電路開(kāi)關(guān)瞬間過(guò)高脈沖電流對(duì)變流器效率的影響，論文通過(guò)對(duì)變流器輸出特性和電路參數(shù)的分析，提出了一種新的飛跨電容多電平DC-DC電路的設(shè)計(jì)方法。采用該設(shè)計(jì)方法，可將電路開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換時(shí)的電流峰

4、值有效降低，從而降低了變流器的損耗。變流器采用集成化模塊設(shè)計(jì)，在輕載時(shí)實(shí)現(xiàn)了98％的效率，滿載時(shí)效率接近96％，獲得了非常高的效率。 按集成化電力電子模塊的設(shè)計(jì)方法，成功設(shè)計(jì)了50kVA和1.5MVA系列通用變流器模塊。在模塊設(shè)計(jì)中，針對(duì)模塊集成開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，如主功率回路的寄生參數(shù)提取、互連母線和散熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析討論。論文中對(duì)主功率回路設(shè)計(jì)中不同結(jié)構(gòu)形式的母線排進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)分析。在模塊設(shè)計(jì)中，采用AnsoftQ