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)用場合，由于拓撲結(jié)構(gòu)相對單一，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)的開發(fā)中這已成為一種趨勢，本文著重對大功率應(yīng)用場合的集成化基本模塊進行了研究和探討。 大功率領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用了多電平技術(shù)，多電平電路拓撲的結(jié)構(gòu)特點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)一化多電平拓撲出發(fā)，本文對各類多電平拓撲進行了統(tǒng)一化分析，得到了各類多電平拓撲形成的兩種主要方式：組合

2、和簡化。按各類多電平拓撲是否具備可分解特性，對適合采用基本模塊進行設(shè)計的多電平拓撲進行了歸類，其中級聯(lián)型多電平拓撲最具優(yōu)勢。 論文中提出了一種新型的自平衡級聯(lián)多電平拓撲，該多電平拓撲的優(yōu)點是只需采用一個電壓源，就可以以級聯(lián)的方式實現(xiàn)輸出電壓的升降。新型拓撲具有電壓自動平衡的特性，和輸出負載的性質(zhì)無關(guān)。相比傳統(tǒng)多電平拓撲，該新型多電平拓撲可以用較低的硬件成本和控制難度實現(xiàn)相同電平的輸出。新型多電平拓撲還可應(yīng)用于DC-DC應(yīng)用場合中

3、，具有良好的應(yīng)用前景。 針對汽車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，變流器拓撲中沒有任何磁性元件，因此更加適合集成化設(shè)計。文中對新型DC-DC變流器的工作原理進行了分析。同時為解決傳統(tǒng)飛跨電容型：DC-DC電路開關(guān)瞬間過高脈沖電流對變流器效率的影響，論文通過對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)計方法。采用該設(shè)計方法，可將電路開關(guān)狀態(tài)切換時的電流峰

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，在輕載時實現(xiàn)了98％的效率，滿載時效率接近96％，獲得了非常高的效率。 按集成化電力電子模塊的設(shè)計方法，成功設(shè)計了50kVA和1.5MVA系列通用變流器模塊。在模塊設(shè)計中，針對模塊集成開發(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)計進行了分析討論。論文中對主功率回路設(shè)計中不同結(jié)構(gòu)形式的母線排進行了仿真和實驗分析。在模塊設(shè)計中，采用AnsoftQ