PEBB电力电子模块：简化电力系统设计与开发

电力电子电路几乎没有适用于中等功率和大功率范围应用的通用灵活的解决方案，因为这类系统是针对特定工作设计的。漫长的开发时间和昂贵的费用开销限制了电力电子电路在许多领域的大规模应用^［3］。因此，海军开始了电力电子模块（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的开发研究。它的目的是得到一个灵活可扩展的系统架构和模块族，从而降低开发成本和寿命周期成本。这项技术既可以满足不断增长的功率密度的要求，又能使电力设备智能化。这种智能化的电气设备可以进行功率控制、调整和电力开关元件的高速开关操作^［3］。此外，它也朝海上和水下运载器的容错配电系统迈出了建设性的一步。

PEBB为单封装多功能控制器，可用单个设备代替复杂的电力电子电路，简化了电力系统的开发和设计^［4］，如图8-4所示，PEBB包含功率开关元件、缓冲和振荡元件。电力开关元件通过门极驱动器进行配置，由控制模块中的软件控制。控制所需的各种变量的反馈信号由传感器获得，通过串口或并口传输。这些通信接口与模拟、数字和通信总线相连^［4］。控制模块采用分布式或集中式的控制架构来监视调制深度和内环参数，如电压、电流和频率等。另外还为PEBB提供了一个单独的滤波器，用来消除谐波电流，保证稳定的控制操作。因此，只要在电路上作一些外部改动，同样的PEBB就适用于不同的应用，如转向控制、自动总线传输（Automatic Bus Transfer，ABT）和消防泵。

图8-4 电力电子标准件

在投运更多设备时，为了保证开关器件工作在大电流和高效率状态下，需要减小它们的热应力^［3］。因此在PEBB的开发阶段，需要特别注意如下与器件封装有关的问题：电磁干扰（Electromagnetic Interferences，EMI）、发热、互连、通信接口、开关策略、可靠性和控制器架构^［4］。PEBB可以使不同电力电子电路间的通信和接口标准化。

PEBB在系统中的应用(www.xing528.com)

PEBB是以图8-4中多层应用级PEBB（Application Leve lPEBB，APEBB）的形式集成在系统中。图8-5中的APEBB负责推进系统的电气传动。其中，PEBB1（DC/DC变换器）通过区域内PEBB2（DC/AC逆变器）将主直流总线上的电能传输给电机。在根据反馈变量获取期望的负载控制策略时以及与区域级或中央控制器通信时都采用了可在线编程的应用级控制器。

图8-5 系统中PEBB的实现

电力电子变换器会在特定频率范围内产生谐波。因此，滤波器要有标准的动态阻抗，并且能够对其动态阻抗进行主动控制，这样才能满足PEBB在为大功率电气负载供电时的并行运行要求。