描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030742223丛书名: 智能电网技术与装备丛书国家出版基金项目
内容简介
本书重点阐述了非隔离型与隔离型大功率高压直流变换器的电路拓扑与相应的控制技术。首先，针对非隔离型方案，提出谐振开关电容升压和LC并联谐振升压两种结构，分别实现开关管的零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)。其次，针对隔离型方案，提出一种支干分流思想，实现主开关管的ZCS，显著降低了变换器的开关损耗。基于支干分流思想，提出一系列ZCS直流升压变换器。再次，针对定脉宽变频调制LC串联谐振变换器，分析其高频变压器磁芯磁密变化情况，并提出一种非对称定脉宽变频调制策略，彻底消除了高磁密工作模式，避免了变压器饱和问题。最后，研制了模块化IPOS型、高频谐振型和中频型三套±35kV/500kW光伏直流并网变换器，并在中国电力科学研究院有限公司张北新能源基地成功示范应用。
目 录
目录
“智能电网技术与装备丛书”序
序
前言
第1章 概述 1
1.1 新能源中压交/直流并网汇集技术方案 1
1.2 新能源直流并网MV DC/DC变换器技术要求 5
1.3 非隔离型MV DC/DC变换器 6
1.3.1 电感升压类 7
1.3.2 开关电容类 8
1.3.3 谐振升压类 9
1.4 隔离型MV DC/DC变换器 10
1.4.1 多模块组合类 10
1.4.2 单模块大容量类 13
参考文献 17
第2章 谐振开关电容升压变换器 20
2.1 工作原理 20
2.2 与其他方案的比较分析 26
2.3 仿真与实验验证 28
2.4 其他类型谐振开关电容升压变换器 31
2.4.1 高增益型谐振开关电容变换器 32
2.4.2 低电压应力型谐振开关电容变换器 32
2.5 本章小结 34
参考文献 35
第3章 LC并联谐振升压变换器 36
3.1 工作原理 36
3.2 特性分析与参数设计 41
3.3 仿真验证 46
3.3.1 稳态仿真 46
3.3.2 动态仿真 47
3.3.3 对比仿真 48
3.4 实验验证 52
3.4.1 控制电路设计 52
3.4.2 样机参数 52
3.4.3 稳态实验 53
3.4.4 动态实验 55
3.5 本章小结 56
第4章 支干分流型零电流开关全桥变换器 57
4.1 变换器主电路及其工作原理 57
4.2 参数设计 61
4.2.1 匝比N1和N2 62
4.2.2 电感Lt 64
4.2.3 输出滤波电容Co1和Co2 64
4.2.4 辅变压器Tr2的漏感 65
4.3 支干分流思想 66
4.4 N2对功率损耗的影响 66
4.5 实验验证 71
4.6 本章小结 75
参考文献 76
第5章 支干分流型零电流开关谐振全桥变换器 77
5.1 变换器主电路及其工作原理 77
5.2 参数设计 80
5.2.1 匝比N1和N2 83
5.2.2 谐振电容Cr 84
5.2.3 谐振电感Lr 85
5.2.4 匝比N2和谐振电容Cr的优化设计 85
5.3 仿真验证 88
5.3.1 匝比N2和谐振电容Cr的影响 88
5.3.2 匝比N1的影响 91
5.4 实验验证 93
5.5 本章小结 98
第6章 低电压应力的支干分流型DC/DC变换器 99
6.1 辅助开关管低电压应力的支干分流型ZCS谐振全桥变换器 99
6.1.1 变换器主电路及其工作原理 99
6.1.2 实验验证 103
6.2 支干分流型ZCS谐振三电平变换器 106
6.2.1 变换器主电路及其工作原理 106
6.2.2 实验验证 109
6.3 辅助开关管低电压应力的支干分流型ZCS谐振三电平变换器 113
6.3.1 变换器主电路及其工作原理 113
6.3.2 实验验证 116
6.4 本章小结 119
参考文献 119
第7章 电流断续模式大功率高压串联谐振变换器 120
7.1 定脉宽变频调制 120
7.1.1 基本工作原理 121
7.1.2 磁密分析 123
7.1.3 仿真验证 128
7.2 非对称定脉宽变频调制 134
7.2.1 工作原理 134
7.2.2 仿真验证 140
7.3 实验验证 142
7.3.1 定脉宽变频调制实验 143
7.3.2 非对称定脉宽变频调制 146
7.4 本章小结 148
参考文献 149
第8章 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 151
8.1 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器基本原理 151
8.1.1 LLC谐振工作原理及增益特性 152
8.1.2 倍压整流的特点及自均压特性 158
8.2 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器控制策略 159
8.2.1 多模块间交错控制 159
8.2.2 功率模块移相启动策略 160
8.2.3 IPOS系统均压均流特性 161
8.3 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器参数设计 163
8.3.1 系统设计指标及要求 163
8.3.2 主回路参数设计与选型 165
8.3.3 仿真验证 167
8.4 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器试验验证 168
8.4.1 62.5kW功率模块试验 168
8.4.2 ±35kV/500kW整机系统试验 169
8.5 本章小结 171
参考文献 171
第9章 高频谐振型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 172
9.1 基于DCM-SRC的±35kV/500kW光伏直流并网变换器拓扑结构 172
9.2 关键参数设计 173
9.2.1 匝比n 173
9.2.2 额定开关频率fsn和谐振腔参数 174
9.2.3 输入电容Cin 174
9.2.4 输出滤波电容Co1和Co2 175
9.3 主开关管IGBT选型及其散热设计 176
9.4 大功率高频变压器设计及高压整流桥选型 178
9.4.1 原副边绕组匝数N1和N2 178
9.4.2 磁芯型号 179
9.4.3 原副边绕组材料及其布局设计 179
9.4.4 高压整流桥 184
9.5 高频谐振型±35kV/500kW光伏直流并网变换器试验验证 184
9.5.1 ±35kV/250kW功率模块实验 184
9.5.2 ±35kV/500kW整机系统试验 188
9.6 本章小结 192
参考文献 192
第10章 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 193
10.1 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器拓扑结构 193
10.2 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器控制策略 194
10.2.1 模块并联主从控制方法 194
10.2.2 模块并联环流影响分析 195
10.2.3 主从控制通信系统设计 198
10.2.4 主从控制载波同步设计 199
10.3 关键参数设计 200
10.3.1 系统设计指标与要求 200
10.3.2 功率器件参数设计与选型 201
10.3.3 中频逆变滤波器参数设计 202
10.3.4 中频变压器设计 206
10.3.5 中压不控整流桥设计 207
10.4 样机研制与试验验证 207
10.4.1 工程化样机及实证平台 207
10.4.2 系统启动逻辑 209
10.4.3 并网试验验证 214
10.5 本章小结 220
参考文献 221
“智能电网技术与装备丛书”序
序
前言
第1章 概述 1
1.1 新能源中压交/直流并网汇集技术方案 1
1.2 新能源直流并网MV DC/DC变换器技术要求 5
1.3 非隔离型MV DC/DC变换器 6
1.3.1 电感升压类 7
1.3.2 开关电容类 8
1.3.3 谐振升压类 9
1.4 隔离型MV DC/DC变换器 10
1.4.1 多模块组合类 10
1.4.2 单模块大容量类 13
参考文献 17
第2章 谐振开关电容升压变换器 20
2.1 工作原理 20
2.2 与其他方案的比较分析 26
2.3 仿真与实验验证 28
2.4 其他类型谐振开关电容升压变换器 31
2.4.1 高增益型谐振开关电容变换器 32
2.4.2 低电压应力型谐振开关电容变换器 32
2.5 本章小结 34
参考文献 35
第3章 LC并联谐振升压变换器 36
3.1 工作原理 36
3.2 特性分析与参数设计 41
3.3 仿真验证 46
3.3.1 稳态仿真 46
3.3.2 动态仿真 47
3.3.3 对比仿真 48
3.4 实验验证 52
3.4.1 控制电路设计 52
3.4.2 样机参数 52
3.4.3 稳态实验 53
3.4.4 动态实验 55
3.5 本章小结 56
第4章 支干分流型零电流开关全桥变换器 57
4.1 变换器主电路及其工作原理 57
4.2 参数设计 61
4.2.1 匝比N1和N2 62
4.2.2 电感Lt 64
4.2.3 输出滤波电容Co1和Co2 64
4.2.4 辅变压器Tr2的漏感 65
4.3 支干分流思想 66
4.4 N2对功率损耗的影响 66
4.5 实验验证 71
4.6 本章小结 75
参考文献 76
第5章 支干分流型零电流开关谐振全桥变换器 77
5.1 变换器主电路及其工作原理 77
5.2 参数设计 80
5.2.1 匝比N1和N2 83
5.2.2 谐振电容Cr 84
5.2.3 谐振电感Lr 85
5.2.4 匝比N2和谐振电容Cr的优化设计 85
5.3 仿真验证 88
5.3.1 匝比N2和谐振电容Cr的影响 88
5.3.2 匝比N1的影响 91
5.4 实验验证 93
5.5 本章小结 98
第6章 低电压应力的支干分流型DC/DC变换器 99
6.1 辅助开关管低电压应力的支干分流型ZCS谐振全桥变换器 99
6.1.1 变换器主电路及其工作原理 99
6.1.2 实验验证 103
6.2 支干分流型ZCS谐振三电平变换器 106
6.2.1 变换器主电路及其工作原理 106
6.2.2 实验验证 109
6.3 辅助开关管低电压应力的支干分流型ZCS谐振三电平变换器 113
6.3.1 变换器主电路及其工作原理 113
6.3.2 实验验证 116
6.4 本章小结 119
参考文献 119
第7章 电流断续模式大功率高压串联谐振变换器 120
7.1 定脉宽变频调制 120
7.1.1 基本工作原理 121
7.1.2 磁密分析 123
7.1.3 仿真验证 128
7.2 非对称定脉宽变频调制 134
7.2.1 工作原理 134
7.2.2 仿真验证 140
7.3 实验验证 142
7.3.1 定脉宽变频调制实验 143
7.3.2 非对称定脉宽变频调制 146
7.4 本章小结 148
参考文献 149
第8章 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 151
8.1 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器基本原理 151
8.1.1 LLC谐振工作原理及增益特性 152
8.1.2 倍压整流的特点及自均压特性 158
8.2 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器控制策略 159
8.2.1 多模块间交错控制 159
8.2.2 功率模块移相启动策略 160
8.2.3 IPOS系统均压均流特性 161
8.3 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器参数设计 163
8.3.1 系统设计指标及要求 163
8.3.2 主回路参数设计与选型 165
8.3.3 仿真验证 167
8.4 模块化IPOS型±35kV/500kW光伏直流并网变换器试验验证 168
8.4.1 62.5kW功率模块试验 168
8.4.2 ±35kV/500kW整机系统试验 169
8.5 本章小结 171
参考文献 171
第9章 高频谐振型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 172
9.1 基于DCM-SRC的±35kV/500kW光伏直流并网变换器拓扑结构 172
9.2 关键参数设计 173
9.2.1 匝比n 173
9.2.2 额定开关频率fsn和谐振腔参数 174
9.2.3 输入电容Cin 174
9.2.4 输出滤波电容Co1和Co2 175
9.3 主开关管IGBT选型及其散热设计 176
9.4 大功率高频变压器设计及高压整流桥选型 178
9.4.1 原副边绕组匝数N1和N2 178
9.4.2 磁芯型号 179
9.4.3 原副边绕组材料及其布局设计 179
9.4.4 高压整流桥 184
9.5 高频谐振型±35kV/500kW光伏直流并网变换器试验验证 184
9.5.1 ±35kV/250kW功率模块实验 184
9.5.2 ±35kV/500kW整机系统试验 188
9.6 本章小结 192
参考文献 192
第10章 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器 193
10.1 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器拓扑结构 193
10.2 中频型±35kV/500kW光伏直流并网变换器控制策略 194
10.2.1 模块并联主从控制方法 194
10.2.2 模块并联环流影响分析 195
10.2.3 主从控制通信系统设计 198
10.2.4 主从控制载波同步设计 199
10.3 关键参数设计 200
10.3.1 系统设计指标与要求 200
10.3.2 功率器件参数设计与选型 201
10.3.3 中频逆变滤波器参数设计 202
10.3.4 中频变压器设计 206
10.3.5 中压不控整流桥设计 207
10.4 样机研制与试验验证 207
10.4.1 工程化样机及实证平台 207
10.4.2 系统启动逻辑 209
10.4.3 并网试验验证 214
10.5 本章小结 220
参考文献 221
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