寬范圍輸入直流變換器的研制.pdf

1、石油開采中，油井內(nèi)極端環(huán)境特點與長達(dá)數(shù)千公里的電能傳輸距離要求井下電能變換器必須具有一定的輸入電壓適應(yīng)性、較高的功率密度及高穩(wěn)定性。因此在設(shè)計井下供電系統(tǒng)時，必須對井下工作環(huán)境、效率等因素做綜合考慮，改善電路和控制參數(shù)，保證用電裝置安全穩(wěn)定的運行。
　　本文以電路的寬輸入電壓適應(yīng)性、高效率及高穩(wěn)定性為目標(biāo)，再利用LLC電路的效率優(yōu)勢，采用三電平結(jié)構(gòu)LLC電路作為主電路拓?fù)?，對其進(jìn)行理論分析與閉環(huán)仿真，并設(shè)計制作實驗樣機對理論部分進(jìn)

2、行驗證。
　　在寬范圍輸入下，三電平LLC系統(tǒng)工作于不同模式，在低壓輸入采用兩電平模式、高壓輸入采用三電平模式。因此首先對電路在兩種模式下的驅(qū)動方案及工作模態(tài)進(jìn)行分析，每種模式下不同的開關(guān)頻率段確定該模式下的占空比及開關(guān)時序。其次，對LLC諧振網(wǎng)絡(luò)的增益特性、軟開關(guān)特性和三電平結(jié)構(gòu)的輸入電容電壓特性進(jìn)行了討論。通過對耦合電感和寄生參數(shù)的分析和仿真，說明了基波分析法的理論缺陷，并推導(dǎo)出一系列的限定條件來優(yōu)化電路參數(shù)的設(shè)計。最后，在參

3、數(shù)設(shè)計完成后，利用擴展描述函數(shù)法對主電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及小信號建模，分析系統(tǒng)頻率特性隨輸入電壓波動及負(fù)載波動的變化，并針對兩種電平模式分別進(jìn)行補償控制器的設(shè)計，并在Simulink平臺對諧振網(wǎng)絡(luò)和控制器等各個模塊進(jìn)行搭建，閉環(huán)仿真結(jié)果驗證了模型和控制器參數(shù)的正確性。
　　基于以上理論分析和仿真結(jié)果，搭建了一臺100W寬輸入三電平LLC數(shù)字電源實驗樣機，對輸入電壓及負(fù)載波動情況進(jìn)行了實驗測試。實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性，在設(shè)定的頻率范