风力发电体系中Boost三电平直流变换器的均压研讨

  BoostTL变换器的拓扑结构见图1。其间Q1、Q2为主功率管,D1、D2为续流二极管,C1、C2为分压电容,L1、L2为升压电感,R为负载。两管Q1、Q2开关进程的占空比相同,但相位互差180b。

  (1)Q1导通、Q2导通。此刻, D1、D2截止, L1、L2由输入电压供给能量,电流增大;C1、C2给负载供电,输出电压下降。

  摘要:介绍Boost三电平直流变换器的作业原理及其升压比和占空比的联系,从理论上剖析该变换器的两输出电容分压不均的原因,推导出完结均压的条件,并据此规划了一种经过调理占空比来完结均压的数字操控办法,终究运用Ma-tlab中的PowerSystem Blockset工具箱,并结合该操控算法对该变换器进行开环和闭环电路仿真。仿真依据成果得出,所规划的办法能够在必定程度上完结电容的分压均衡,并能保证输出电压安稳。

  为了使BoostTL变换器正常作业,有必要保证分压电容均压,因而就需求对功率管的占空比进行批改。抱负情况下,分压电容应保持电压均衡且为输出电压值的一半。因为输出电压存在必定的波动性,因而不宜以输出电压作为参考量,无妨直接采样两电容的端电压U1(t)和U2(t),将其电压差值作为操控量来调理两功率管的占空比d1和d2,并终究完结希望压差为0。依据前面临变换器的作业原理剖析可知,在Q1导通、Q2关断状况时,C1贮存能量,C2开释能量,其能量改变与Q1导通时刻有关,即与占空比d1相关;类似的,在Q1关断、Q2导通状况时,两电容的能量改变与占空比d2有关。因而,在一个开关周期结束时,假如U1(t)U2(t),则表明下一周期内要增大Q1的导通时刻,减小Q2的导通时刻,即增大d1并减小d2;反之,假如U1(t)U2(t),则减小d1并增大d2。因而,将电压差值

  一般Boost斩波电路是一种结构相对比较简略的升压变换器,它在升压型稳压电源中得到了广泛应用,如风力发电体系,燃料电池客车的电源体系等。但是,该变换器功率管的电压应力为输出电压,因而当要求输出较高电压时,对功率管的选型比较严苛。针对该变换器运用的这种局限性,提出了一种Boost三电平直流变换器(简称BoostTL变换器),它是根据一般Boost变换器和半桥三电平直流变换器推演发生的,其开关管的电压应力为一般Boost变换器的一半。抱负情况下, BoostTL变换器的分压电容上电压持平,都等于输出电压的一半。实践中,因为两开关管导通时刻不完全持平,因而导致分压电容不均压,开关管电压应力也不持平。因而,该变换器的分压操控问题是必定要处理的关键问题。

  (2)Q1导通、Q2关断。此刻,两电感能量的改变与初始状况有关,C2充电,C1反向充电,一起C1给负载供电,输出电压的改变需具体剖析。

  (3)Q1关断、Q2导通。此刻,与(2)类似, C1充电,C2反向充电,一起C2给负载供电。

  U1(t)-U2(t)作为调理d1和d2的一项操控量。另一方面,对占空比d1和d2进行调理,还要完结变换器输出电压安稳(设希望值为UE)。因而,输出电压的差错信号UE-(U1(t)U2(t))也要作为一项操控量去调理占空比。当输出电压大于希望值时,需求减小d1和d2;当输出电压小于希望值时,需求增大d1和d1。因为差错信号UE-(U1(t)U2(t))的符号与希望的占空比改变量符号共同,因而,将该差错信号直接作为调理d1和d2的另一项操控量。

  在BoostTL变换器的四种作业模态中,因为两功率管一起导通或一起关断时,分压电容的电压改变率从始至终保持共同;而在一通一断状况时,分压电容轮番为负载供电,其电压改变率与功率管的占空比有关。这样在变换器阅历一个开关周期后,C1和C2可能会发生压差。下面首要评论Q1导通、Q2关断时,C1和C2的电压改变进程。为简略起见,无妨设电感L足够大,将其视作电流为I0的恒流源。此刻变换器的等效电路如图2所示。记C1和C2的电压别离为U1(t)、U2(t),电流别离为I1(t)、I2(t),而且U1(0)=U10,U2(0)=U20。两功率管Q1、Q2的占空比别离设为d1、d2。