准Z源双向全桥DC-DC变换器的研究

发布时间：2017-10-28 01:04

  本文关键词：准Z源双向全桥DC-DC变换器的研究

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【摘要】：双向变换器就是能量可以双向流动的变换器,随着双向电源系统的快速发展,对变换器的性能提出了更高的要求,双向变换器的研究和发展也成了一个热门话题。本文在单向准Z源全桥DC-DC变换器的工作原理基础上,根据双向能量流动的需求改进了一种新型DC-DC变换器——准Z源双向全桥DC-DC变换器。该双向变换器采用高频变压器两边对称的电路拓扑,将准Z源阻抗网络和全桥子电路连接在一起,实现能量的双向流动。相比较于传统的双向DC-DC变换器,该类型双向变换器升压能力更加突出,输出更高质量的电能,满足双向电源系统的性能需求。本文将围绕准Z源双向全桥DC-DC变换器的电路拓扑和工作原理展开分析。首先与传统的双向变换器针对性的做比较,然后再详细分析准Z源双向全桥DC-DC变换器的工作原理以及控制策略,并进行基于MATLAB的仿真实验,从而对其工作原理有更全面的了解。本文进一步深入研究该型双向变换器的数学模型,基于状态空间平均法分别建立准Z源网络子电路和全桥子电路的数学模型和小信号模型,并详细分析了准Z源网络电感电容参数变化时对系统动态性能的影响,在系统分析的基础上,分别设计了电压闭环的PID和参数自调节模糊-PID控制器。然后通过MATLAB仿真平台验证所设计的控制方案在输入电压突变和负载突变时的稳态性能和动态性能,经过仿真验证可知,该双向变换器在所设计的控制器作用下具有良好的稳态和暂态性能。
【关键词】：DC-DC变换器 准Z源 状态平均 闭环控制 模糊-PID
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 传统双向DC-DC变换器与Z源全桥DC-DC变换器的比较13-17
• 1.2.1 传统双向DC-DC变换器13-14
• 1.2.2 Z源全桥DC-DC变换器的研究分析14-17
• 1.3 准Z源双向全桥DC-DC变换器的提出17-18
• 1.4 本课题的主要研究内容18-20
• 第二章 准Z源双向全桥DC-DC变换器的工作原理和调制策略20-32
• 2.1 准Z源阻抗网络工作原理分析20-21
• 2.2 准Z源双向全桥DC-DC变换器的电路拓扑分析21-22
• 2.3 准Z源双向全桥DC-DC变换器的工作原理22-24
• 2.4 调制策略分析24-30
• 2.4.1 电压模式控制PWM25-27
• 2.4.2 峰值电流模式控制PWM27-28
• 2.4.3 平均电流模式控制PWM28-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第三章 准Z源双向全桥DC-DC变换器数学模型的建立和参数设计32-54
• 3.1 准Z源双向全桥DC-DC变换器状态空间平均法建模32-50
• 3.1.1 状态空间平均法建模条件32-33
• 3.1.2 准Z源阻抗网络子电路状态空间平均法建模33-40
• 3.1.3 电容电压小信号模型分析40-44
• 3.1.4 全桥子电路状态空间平均法建模44-49
• 3.1.5 准Z源全桥DC-DC变换器统一模型49-50
• 3.2 准Z源阻抗网络参数设计50-52
• 3.2.1 电容参数设计50-51
• 3.2.2 电感参数设计51-52
• 3.2.3 输入功率二极管的选取52
• 3.3 本章小结52-54
• 第四章 准Z源双向全桥DC-DC变换器系统的控制策略54-72
• 4.1 系统的闭环控制54-55
• 4.2 PID控制器的工作原理和设计55-58
• 4.2.1 PID控制器的工作原理55-56
• 4.2.2 基于PID控制的准Z源全桥DC-DC变换器56-58
• 4.3 模糊控制系统结构58-67
• 4.3.1 一般模糊控制系统的结构58-59
• 4.3.2 一维模糊控制系统结构59-60
• 4.3.3 二维模糊控制系统结构60-62
• 4.3.4 引入积分控制后的模糊控制系统62
• 4.3.5 参数自调节模糊-PID控制系统62-67
• 4.4 准Z源全桥DC-DC变换器系统仿真分析67-70
• 4.4.1 准Z源全桥DC-DC变换器输入电压突变时仿真分析69-70
• 4.4.2 准Z源全桥DC-DC变换器负载突变时仿真分析70
• 4.5 本章总结70-72
• 第五章 课题总结与展望72-74
• 5.1 课题总结72
• 5.2 课题展望72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：1105953