本文關鍵詞：高壓直流UPS電源系統的研究與應用

  更多相關文章： 高壓直流UPS電源 高效率 高可靠性 交錯并聯技術 負載電流前饋控制 能量回饋

【摘要】：隨著現在越來越多的信息數據化,使得通信服務器基站的數量及能源消耗在不斷增加。UPS電源作為通信基站的重要組成部分,其可靠性和效率是學術界和工業(yè)界研究的重點。針對傳統的通信基站UPS供電電源存在系統結構復雜、電源效率低、可靠性差和成本高等問題,世界各國提出了高壓直流UPS供電電源方案。本論文基于高壓直流UPS電源的效率和可靠性為重點展開研究。主要內容包括：1.電路方面,在總結了工頻UPS電源、高頻UPS電源和-48V直流通信電源的電源結構的基礎上,研究采用了兩級結構。前級為T型三電平整流電路,改善了輸入功率因數和輸入電流THD；后級為輸入串聯輸出并聯型移相全橋電路,并引入了交錯并聯技術,降低了開關管所需承受電壓電流應力,減小了開關損耗和導通損耗,并減小了輸出電流紋波。為了提高電源效率,降低開關管電壓尖峰,在后級電路中引入了尖峰吸收能量回饋電路,將開管過程中產生的尖峰電壓能量吸收并回饋至負載端。2.控制方面,為了適應通信基站的服務器切換情況,在傳統雙閉環(huán)控制的基礎上,在前后兩級電路中都引入了負載電流前饋控制。當負載變動時,給控制環(huán)路中的電流環(huán)基準直接疊加一個超前的負載電流變動量,消除了電源系統負載電流變化對電源系統直流輸出的影響,能使系統迅速響應負載變化,提高電源系統動態(tài)性能。在能量回饋電路中使用了改進型固定輸入電壓控制法,避免了在電源啟動瞬間主功率能量流經回饋電路,且在電源穩(wěn)定工作時回饋能量不會反向流動。3.在上述研究的基礎上,設計并研制了一臺功率為15kW的樣機,驗證了系統架構的可行性。研究結果表明,此高壓直流UPS電源的最高效率96.3%；其負載突變時恢復時間小于200us,電壓波動小于5%,動態(tài)響應快,輸出特性好。
【關鍵詞】：高壓直流UPS電源 高效率 高可靠性 交錯并聯技術 負載電流前饋控制 能量回饋
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 高壓直流UPS電源的背景及意義11-12
• 1.2 高壓直流UPS電源的國內外研究現狀12-13
• 1.3 傳統數據中心供電電源13-18
• 1.3.1 電網直供13-14
• 1.3.2 老式工頻UPS電源14-15
• 1.3.3 高頻UPS電源15-17
• 1.3.4 -48V直流通信電源17-18
• 1.4 高壓直流UPS電源18-20
• 1.5 本論文的主要研究內容20-22
• 第2章 前級AC/DC功率因數校正電路22-36
• 2.1 功率因數校正電路拓撲選擇22-23
• 2.2 三相T型三電平整流電路及其工作原理23-26
• 2.3 三相T型三電平整流電路在dq坐標系下的的小信號模型26-28
• 2.4 三相T型三電平整流電路控制策略28-33
• 2.4.1 傳統的雙閉環(huán)控制策略29-31
• 2.4.2 改進型引入負載電流前饋的雙閉環(huán)控制策略31-32
• 2.4.3 三電平SVPWM控制算法32-33
• 2.5 三相T型三電平整流電路元器件的設計與選型33-35
• 2.5.1 開關器件的選型33-34
• 2.5.2 濾波電感的設計34
• 2.5.3 輸出側電容的設計34-35
• 2.6 本章小結35-36
• 第3章 后級DC/DC變換電路36-56
• 3.1 DC/DC變換電路拓撲選擇36
• 3.2 移相全橋電路及其工作原理36-37
• 3.3 交錯并聯結構移相全橋電路及其工作原理37-45
• 3.4 交錯并聯結構移相全橋電路控制策略45-49
• 3.4.1 增量式PID反饋控制算法45-46
• 3.4.2 傳統雙閉環(huán)控制策略46-47
• 3.4.3 引入負載電流前饋的雙閉環(huán)控制策略47-48
• 3.4.4 不同負載下的單環(huán)控制與雙閉環(huán)控制互相切換控制策略48-49
• 3.5 關鍵元器件和磁性元件的設計與選型49-55
• 3.5.1 高頻主功率變壓器的設計49-52
• 3.5.2 輸出濾波電感的設計52-54
• 3.5.3 開關管的選型54
• 3.5.4 整流電路二極管選型54-55
• 3.6 本章小結55-56
• 第4章 尖峰吸收能量回饋電路56-60
• 4.1 尖峰吸收能量回饋電路拓撲選型56-57
• 4.2 同步BUCK型能量回饋電路控制策略57-58
• 4.3 同步BUCK的改進型固定輸入電壓控制法58
• 4.4 本章小結58-60
• 第5章 高壓直流UPS電源模塊60-68
• 5.1 高壓直流UPS電源模塊控制策略60-62
• 5.1.1 高壓直流UPS電源單模塊的啟動60-61
• 5.1.2 高壓直流UPS電源單模塊的關閉61-62
• 5.2 高壓直流UPS電源樣機62-63
• 5.3 實驗驗證63-67
• 5.3.1 穩(wěn)態(tài)實驗63-65
• 5.3.2 動態(tài)實驗65-67
• 5.3.3 效率曲線67
• 5.4 本章小結67-68
• 第6章 結束語68-70
• 6.1 總結68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文74

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