项目名称: 复合三电平直流变换器及其高电压增益运行优化控制

项目编号: No.51207104

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 电气科学与工程学科

项目作者: 张云

作者单位: 天津大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 舰船综合电力系统、光伏发电系统和电动汽车驱动系统中,高压直流母线与低压用电设备、低压光伏阵列、低压蓄电池之间,存在着电压等级匹配悬殊的共性问题。为此,本项目拟开展一族高电压增益用复合三电平直流变换器的研究工作。围绕变换器拓扑族的统一构建和高电压增益运行优化控制两个要点,采用理论分析推导、数值仿真分析和平台实验等方法进行研究。首先,拓展功率开关和二极管的组合形式,建立最小三端口功率单元,根据拓扑合成约束条件,探索统一构成复合拓扑族的功率单元组成规律,进而揭示其高功率密度、高电压增益运行机理。其次,在双调制波PWM控制方法基础上,发展一种基于模糊控制理论和扰动法的优化控制方法,使得变换器功率开关消除极端占空比的同时,提高变换器的效率和电容电压平衡特性。最后,搭建实验平台验证拓扑族和优化控制方法的有效性。研究成果将对舰船配电、光伏发电和电动汽车驱动系统等直流变换环节性能的改善产生积极影响。

中文关键词: 直流变换器;三电平;高电压增益;非极端占空比;协调控制

英文摘要: Among the shipbord integrated power system, photovoltaic system and electric vehicle driving system, there is a common problem, namely different voltage levels, which exist between the high-voltage DC bus and the low-voltage electrical equipments, PV arrays, and batteries. Therefore, the future research on a family of hybrid three-level DC-DC converters with high voltage-gain will be carried out in this project. There are two key scientific problems, such as the uniform establishment of the hybrid three-level DC-DC converters and the optimal control of the converters operation. As to the research ways, the methods of theory analysis and deduction, numerical simulation analysis, and the verification of prototype experiments are adopted. Firstly, the combined forms between the power switch and diode are extended, and the minimal three-port power cells are established, then the principle of high power-density and operation with high voltage-gain is revealed. Secondly, according to the proposed PWM control method with double-wave, the optimal control method is developed based on the fuzzy control theory and perturbation method. In addition to the optimized duty cycles, both the efficiency and the capacitor voltages balancing of the converters are improved. Finally, the validity of the proposed topology family and th

英文关键词: DC-DC converters;three-level;high voltage-gain;non-extreme duty cycle;coordinated control

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