【正文】 以得到以下結(jié)論：（1）提出了Buck變換器的推導(dǎo)思路，并從該變換器中提取出兩種TL開關(guān)單元：陽極單元和陰極單元。復(fù)合式全橋TL變換器滿足上述條件，可以得到三電平電壓波形。但是，是否所有的TL變換器均可以得到三電平電壓波形？為了得到三電平電壓波形，必須存在兩個(gè)分壓電容供電，一段時(shí)間兩個(gè)分壓電容同時(shí)供電，另一段時(shí)間兩個(gè)分壓電容交替供電，以確保其電壓均衡。該變換器是一個(gè)全橋變換器，其中左邊的橋臂為三電平橋臂，右邊的橋臂為兩電平橋臂，因此稱之為復(fù)合式全橋TL變換器[2124]。圖215 改進(jìn)后的Boost TL變換器圖216 改進(jìn)后的BuckBoost TL變換器圖217 改進(jìn)后的Cuk TL變換器圖218 改進(jìn)后的Sepic TL變換器圖219 改進(jìn)后的Zeta TL變換器 復(fù)合式全橋TL變換器在推導(dǎo)Buck TL變換器時(shí)，如進(jìn)行電氣隔離，可得到圖220圖220 電氣隔離的陽極開關(guān)單元圖221 電氣隔離的陰極開關(guān)單元圖222 加合后的拓?fù)鋱D圖221和所示的兩個(gè)變換器的工作原理相同，但輸入分壓電容的工作情況相反，且變壓器磁化方向相反，令兩變換器共用輸入分壓電容進(jìn)行加合，同時(shí)增加兩個(gè)開關(guān)管Q5和Q6，以阻斷使電源短路的支路，并注意變壓器的同名端。由于Q3和Q4一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，可以直接短接起來，圖213因此可以去掉Q3和Q4，D1和D2串聯(lián)后同D3并聯(lián)，D3是冗余的，也可以去掉，這樣就得到圖214的Buck TL變換器。當(dāng)Q1和Q3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，Cd1和Cd2同時(shí)向負(fù)載提供能量；當(dāng)Q1關(guān)斷后，只有Cd2向負(fù)載提供能量，因此在一個(gè)開關(guān)周期中，Cd1提供的能量比Cd2少，這樣就會(huì)導(dǎo)致Cd1的電壓越來越高，Cd2的電壓越來越低，最后Cd1的電壓為，而Cd2的電壓等于零，變換器不能正常工作。但開關(guān)方式的改變會(huì)帶來兩個(gè)分壓電容電壓不均衡的問題。在兩者之間跨接兩個(gè)電容量相等的電容和，則構(gòu)成了箝位電壓源。對(duì)于BuckBoost變換器、Sepic變換器和Zeta變換器，其開關(guān)管的電壓應(yīng)力均為，而變換器中沒有電容電壓為，因此必須構(gòu)造一個(gè)箝位電壓源。上圖25到29分別給出了Boost, BuckBoost, Cuk, Sepic, Zeta等6種非隔離的TL變換器，對(duì)于Boost變換器，其開關(guān)管的電壓應(yīng)力為輸出電壓，因此其箝位電壓源直接利用。圖24為一個(gè)由陽極TL開關(guān)單元構(gòu)造的Buck TL變換器。在Buck變換器中，開關(guān)管的電壓應(yīng)力為輸入電壓Vin，則可用兩個(gè)容量相等的電容Cd1和Cd2將輸入電壓一分為二，得到兩個(gè)電壓為Vin/2的電壓源，如圖23圖23 加入電容Cd1和Cd2第三步，引入一只箝位二極管，將箝位電壓源的中點(diǎn)與相互串聯(lián)的兩只開關(guān)管的中點(diǎn)連接起來。就可以以次電壓作為箝位電壓源，否則需構(gòu)造一個(gè)箝位電壓源。 TL變換器的推導(dǎo)圖21 基本變換器第一步，將基本變換器，圖21的開關(guān)管替換為相互串聯(lián)的兩只開關(guān)管，即將Q替換為Q1和Q2，如圖22圖22 將Q替換為Q1和Q2第二步,尋找或構(gòu)成箝位電壓源。第2章 三電平直流變換器的推導(dǎo)和簡化本章以Buck TL變換器的推導(dǎo)思路推廣到所有直流變換器中，推導(dǎo)出Buck、Boost、BuckBoost、Cuk、Sepic和Zeta等6種非隔離的TL變換器，并分析了一種復(fù)合式全橋TL變換器。5． 論文第五章對(duì)二極管箝位型TL逆變器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，簡要介紹了MATLAB軟件并利用MATLAB軟件建立了二極管箝位型TL逆變器的仿真模型。以輸入輸出共地的Buck三電平變換器為例，詳細(xì)闡明了其統(tǒng)一建模原理。2． 論文第二章以Buck TL變換器的推導(dǎo)思路推廣到所有直流變換器中，推導(dǎo)出Buck、Boost、BuckBoost、Cuk、Sepic和Zeta等6種非隔離的TL變換器，并分析了一種復(fù)合式全橋TL變換器。1．4本文所做工作本文以太陽能電池、國內(nèi)高速鐵路、通訊電源的發(fā)展為背景，在廣泛查閱和分析國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)三電平變換器的研究的基礎(chǔ)上，以電壓型三電平變換器拓?fù)錇檩d體，圍繞脈沖波形積分法建模、主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)控制策略等方面展開了研究。 　?。?）2009年德州和能工業(yè)自動(dòng)化有限公司在自主開發(fā)的三電平變流器控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，推出了HEINV系列三電平光伏并網(wǎng)逆變器，前端采用對(duì)稱BOOST進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，逆變器采用二極管箝位三電平拓?fù)?，兩者相互配合，采用Semikron的三電平功率模塊，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于同類兩電平產(chǎn)品。 　　隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，三電平技術(shù)被越來越多的人所重視，同時(shí)也將其從中壓大功率領(lǐng)域，引入到400V的低壓小功率應(yīng)用之中，各個(gè)國際知名功率器件廠家推出了大量適應(yīng)于400V系統(tǒng)應(yīng)用的集成二極管箝位三電平功率模塊，并有逐漸取代傳統(tǒng)兩電平變流器的趨勢[1620]。另外，較高的電壓跳變幅度也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，對(duì)周邊電子設(shè)備產(chǎn)生也重危害。同時(shí)由于輸出濾波電感電容也降低了電流響應(yīng)速度，或?qū)敵鲭娏鞯哪芰Ξa(chǎn)生了一定的限制。也就是說三電平的電壓跳變幅度為直流母線電壓的一半，而兩電平的為直流母線電壓。能夠輸出三種電平。采用低壓IGBT的三電平變流器的開關(guān)損耗遠(yuǎn)低于同樣電壓等級(jí)采用高壓IGBT的兩電平變流器，同時(shí)前者可以達(dá)到的開關(guān)頻率也高于后者。用電壓等級(jí)較低的開關(guān)管構(gòu)成電壓等級(jí)較高的變流器，隨著功率器件技術(shù)的不斷發(fā)展，市場上已經(jīng)有6500V的IGBT出售，但是耐壓越高的IGBT其開關(guān)損耗越高，最高開關(guān)頻率也變得比較低。但是我們應(yīng)該看到二極管箝位三電平拓?fù)浔旧砉逃械囊恍﹥?yōu)勢。采用6500V等級(jí)的IGBT或IGCT的三電平中壓變頻器。二極管箝位三電平拓?fù)涞膬?yōu)勢在于，各個(gè)開關(guān)管承受的反向電壓為直流母線電壓的一半，可以用較低電壓等級(jí)的開關(guān)管，組成較高電壓等級(jí)的變流器。這些TL變換器可以歸納為兩類：一類是非隔離型TL變換器，另一類是隔離型TL變換器，包括Forward、Flyback、推挽和半橋TL變換器[15]。在1998年IEEE電力電子專家會(huì)議（PESC）上，Barbi I等人提出了一種四只開關(guān)管的直流變換器，該變換器類似于半橋TL變換器，該文再次發(fā)表在2004年的IEEE電力電子期刊上。同年，巴西的Pinheiro J R和Barbi I在 IEEE工業(yè)電子、控制、儀器和自動(dòng)化（IECON）會(huì)議上提出了三電平直流變換器的概念，該論文再次發(fā)表在IEEE工業(yè)電子期刊上。三電平技術(shù)的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了“采用有源控制的方式減小無源器件體積”的思想[1214]。目前，三電平技術(shù)在已有的變換器中，均得到了良好的應(yīng)用。Pinheiro J Renes于1992年提出了零電壓開關(guān)三電平變換器，該變換器的開關(guān)應(yīng)力為輸入直流電壓的一半，非常適合于輸入電壓高、輸出功率大的場合。將三電平和多電平逆變器的概念用于直流變換器，可以得到三電平和多電平直流變換器，同樣具有降低開關(guān)管電壓應(yīng)力、減小輸入輸出濾波器等優(yōu)點(diǎn)，適用于高輸入/輸出電壓的功率變換場合[11]。但是寬輸出電壓范圍又加重了后級(jí)DCDC變換器的設(shè)計(jì)壓力。即當(dāng)輸入電壓是90VAC時(shí)，輸出電壓被控制在200V，隨著輸入電壓的增加，輸出電壓也線性增加，當(dāng)輸入電壓達(dá)到最大值265VAC時(shí)，輸出電壓控制在400V。當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，Boost變換器的開關(guān)管占空比較大，導(dǎo)通損耗較大，導(dǎo)致整機(jī)效率較低。其中PFC級(jí)將交流輸入電壓變換為400V左右的穩(wěn)定直流電壓，同時(shí)使輸入功率因數(shù)接近于1；DC/DC級(jí)將400V的直流電壓變換為所需的直流電壓(如48V或12V)。同時(shí)為了滿足電網(wǎng)諧波要求標(biāo)準(zhǔn)IEC6100032，通常需要采用功率因數(shù)校正(Power Factor Correction，PFC)技術(shù)。這些要求推動(dòng)著通訊電源繼續(xù)朝高頻化、高效化、高功率密度化以及低成本方向發(fā)展[59]。2006年8月，根據(jù)鐵道部的總體部署，我國動(dòng)車組技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。時(shí)速250公里以及300公里的高速動(dòng)車組也成為我國引進(jìn)的對(duì)象。龐巴迪在此背景下，鐵道部提出按照“全面引進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)，打造中國品牌”的原則，引進(jìn)國外先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠的時(shí)速200公里動(dòng)車組的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，滿足我國鐵路客運(yùn)專線和既有線提速旅客運(yùn)輸?shù)囊?，?shí)現(xiàn)我國鐵路動(dòng)車組制造業(yè)的現(xiàn)代化。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)互為補(bǔ)充為本地負(fù)載提供電能, 使供電可靠性大為提高太陽電池與建筑結(jié)合的集成設(shè)計(jì)使建筑更加潔凈、完美, 更易被專業(yè)建筑師、用戶和公眾接受, 應(yīng)用前景光明[1]。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第V頁電壓型三電平變換器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第1章 緒論 11．1課題的研究背景 11．1．1太陽能電池 11．1．2國內(nèi)高速鐵路的快速發(fā)展 11．1．3通訊電源 11．2三電平變換器的發(fā)展現(xiàn)狀 21．3三電平變換器的發(fā)展意義 31．4本文所做工作 4第2章 三電平直流變換器的推導(dǎo)和簡化 6 TL變換器的推導(dǎo) 6 TL變換器的改進(jìn)和簡化 9 復(fù)合式全橋TL變換器 13 三電平波形存在的可能性 17 本章小結(jié) 17第3章 三電平變換器的建模 18 脈沖波形積分法統(tǒng)一建模原理 18 統(tǒng)一建模原理 18 穩(wěn)態(tài)分析 22 小信號(hào)動(dòng)態(tài)分析 23 采樣函數(shù)的拉氏變換 24 本章小結(jié) 27第4章 PWM控制技術(shù) 29 電流控制技術(shù) 29 PWM調(diào)制技術(shù) 30 三電平SPWM控制 30 SVPWM 原理介紹 31 中點(diǎn)電位不平衡處理方法 33 本章小結(jié) 35第5章 三電平變換器的仿真分析 37 MATLAB仿