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在长距离直流电力传输过程中,采用性能良好的直流变换器可以避免传输线上谐波的影响,降低线路功率损耗。而且高压直流馈电技术需满足脐带电缆要求较细、移动负载端变换器要求体积小和重量轻等一系列要求,所以对变换器拓扑结构的研究成为了关键。为此,本文对基于三电平直流变换器电路拓扑结构的高压馈电方法以及高频化后开关器件的软开关技术进行了研究。 本文通过对传统的半桥三电平直流变换器的工作原理和控制策略仿真分析,得出传统电路存在滞后管实现零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS)的负载范围较窄、副边整流二极管上存在电压过冲现象和副边存在占空比丢失的问题。本文主要针对副边电路二极管上电压过冲和占空比丢失的问题,在采用移相控制方法的基础上提出了一种改进了电路拓扑结构的高压馈电方法。 对副边电路二极管上的电压过冲问题,对原边电路进行改进,通过引入隔离电容保证输出整流管自然换流,从而实现副边无尖峰电压输出。针对副边电路占空比丢失的问题,对副边电路进行改进,通过采用倍流整流电路的方法解决此问题。 基于改进电路的工作过程和实现ZVS的条件,计算电路中各元件参数并进行选型,并利用Matlab/Simulink软件对改进电路进行仿真分析,验证改进电路拓扑结构的正确性;馈电系统的控制系统采用基于Cortex-M3内核32位ARM处理器STM32,利用STM32产生PWM波控制开关管的开通关断,并通过PID调节稳定输出电压。 通过对实验平台的主电路与控制电路进行搭建,验证整个馈电系统有效性。实验结果表明:改进的电路拓扑结构是可行的和正确的,变换器各项性能指标基本满足设计要求。