论文部分内容阅读
通过对电力电子变换器的控制,电力电子技术可实现电能不同形式的转换,为此电力电子变换器成为电力电子技术的关键,构造高性能的电力电子变换器始终是电力电子技术最基础的研究工作。本文从阻抗匹配角度研究了阻抗网络对变换器性能的影响,分析了电力电子变换器的阻抗网络匹配机理,形成一种阻抗型变换器的系统设计方法,由此构造出4种新型的Z阻抗网络变换器拓扑。本文所完成的工作具体体现在以下几个方面:(1)根据阻抗网络理论,分析传统电压源和电流源逆变器存在的问题,进而剖析阻抗网络对基本Z源变换器、准Z源变换器、耦合型Z源变换器和电源内嵌型Z源变换器工作性能的影响,为此更加深入认识以Z源变换器为代表的阻抗型变换器构造机理。(2)首次提出了输入阻抗匹配、输出阻抗匹配、负载相位匹配的电力电子变换器阻抗网络匹配机理。基于该机理,可以通过阻抗网络参数的设计,匹配变换器的工作性能,提高和改变变换器输出特性,由此形成了一种阻抗型变换器的系统设计方法,促进了阻抗型变换器的发展。(3)根据阻抗匹配变换器的设计方法,构造了两种新型的3-Z阻抗网络DC-DC升压变换器,它们利用多个相同Z阻抗网络串联匹配的方式,使得输出阻抗呈现负阻抗特性,进而大幅度提高了变换器的升压比,理论上可达到350倍,解决了光伏电池输出低电压需升压的问题。(4)构造了一种新型的Z阻抗网络半桥变换器,该变换器巧妙地将阻抗网络嵌入到半桥变换器中,等效提高了输入阻抗,有效稳定了半桥变换器输入电容的中点电压,解决了电化学电源宽负载范围工作的苛刻要求。(5)构造了一种新型的双输出Z阻抗网络半桥变换器,该变换器利用两个阻抗网络并联匹配的设计,等效降低了输出阻抗,减少了四分之一的开关元件和电容,实现了双负载输出的要求,有效降低了电动汽车驱动电源成本,同时提高了它的功率密度。论文的创新之处在于从一个新的视角,深入剖析了以Z源变换器为代表的阻抗型变换器的构造机理,提出了一种具有一般意义的阻抗型变换器的构造方法,推动了电力电子变换器设计的系统化,具有明显的理论和实际应用价值。