Spínané zdroje velkých výkonů - paralelní řazení zdrojů

Abstract

Tato dizertační práce se zabývá problematikou spínaných síťových zdrojů velkého výkonu, které jsou řešeny jako modulární systémy. V práci jsou popsány možnosti sériového, paralelního a sériově-paralelního řazení zdrojů. Při paralelním řazení měničů může systém dosáhnout extrémně velkých výstupních proudů, sériovým řazením měničů pak extrémně velkých napětí. Hlavní náplní práce je vývoj tzv. rekonfigurovatelného modulárního systému. To je systém, který je schopen za provozu přecházet mezi sériovým, paralelním nebo sériově-paralelním řazením měničů. Tato možnost změny propojení měničů výrazně rozšíří regulační rozsah výstupního napětí a proudu celého systému. Pro všechny zmíněné varianty modulárního systému jsou v práci analyzována a simulována vhodná regulační schémata. V práci je popsána problematika vícefázové PWM. Pro všechny varianty řazení měničů jsou odvozeny vztahy pro velikost výstupního zvlnění napětí a proudu. Tyto vztahy, které jsou odvozeny jak pro systémy s vícefázovou PWM, tak pro systémy bez fázového posuvu, jsou rovněž dokázány pomocí simulací. Dále je v práci proveden návrh rekonfigurovatelného modulárního systému o výkonu 9,6 kW, který obsahuje čtyři měniče. Měniče využívají moderní tranzistory a diody z materiálu SiC. Navržený systém byl realizován a úspěšně oživen. Výsledky měření jsou v práci rovněž uvedeny.This doctoral thesis deals with the issue of high power switched-mode power supplies that are designed as modular systems. The thesis describes series, parallel and series-parallel possibility of connected converters. System can achieve extremely high output current for converters connected in parallel. For converters connected in series, the system can achieve extremely high output voltage. The main goal of this thesis is to develop so-called reconfigurable modular system. It is a system that can change converters connection of serial, parallel or series-parallel connection - during its operation. This option to change converters connection significantly extends the control range of output voltage and output current of the whole system. For all these mentioned variants of the modular system there are described and simulated suitable control schemes. The issue of interleaved PWM is described in the thesis. Output voltage ripple and current ripple equations were derived for each converters connection. These equations, which were derived either for systems with interleaved PWM or for systems without of phase shifted PWM, are also proved by simulations. Design of reconfigurable modular system with power of 9.6 kW that contains four converters was introduced in this thesis. Converters use modern transistors and diodes of SiC material. The proposed reconfigurable modular system was successfully manufactured. The measurement results are also shown in the work.