基于双变压器的宽范围电流馈电型双向DC-DC变换器的研究

发布时间：2020-03-23 10:52

【摘要】：可再生能源发电技术,作为近年来的研究热点,已广泛应用在新能源微电网与电气化交通领域中。为了系统的运行稳定性,需要辅助储能装置的加入,而双向DC-DC变换器作为中介模块是其中关键一环。电流馈电型DCDC变换器本身具有的低电流纹波和高升压比优点使其更适用于连接储能装置这种低电压大电流场合。自然钳位电流馈电型DC-DC变换器基于单移相或双移相调制,不需要额外的辅助元件便能实现宽电压输入,并拥有宽范围软开关性能。但是,单移相调制无法解决轻载时变压器漏感电流过大的问题。双移相调制虽克服了单移相调制的缺陷,但无法同时满足宽电压输入宽电压输出,且在宽电压变化范围下变换器的实际功率传输区域受限。针对现有自然钳位变换器的不足,本文提出一种基于双变压器的宽范围电流馈电型双向DC-DC变换器。该变换器高压侧为复合拓扑,包括全桥及半桥两种电路结构,在调制方法上增加了一个控制变量,实现复合移相调制,通过拓扑与调制方式上的复杂化改善了变换器的性能。提出的复合型变换器依靠改变变压器原副边电压的占空比及叠加关系,从而影响漏感电流变化,保持了与双移相调制同样的优点,即漏感电流峰值可控和宽功率范围软开关,减小了轻载工况下电流的峰值与有效值。此外,三个移相角的调节能扩大变换器的电压增益和功率传输范围,使其满足宽输入宽输出电压变化范围的应用需求,同时提高最大可传输功率,从而拓宽了变换器的实际工作区域。在反向功率传输时,为了保持宽范围软开关,采用复合控制策略,重载时低压侧同步整流,轻载时低压侧使用有源调制方式。双变压器结构也为变换器的工作模式带来了更多的可能性和灵活性,通过调节变压器匝数比及两边电压相位关系,可实现多种不同工作模式。在完成单移相半桥、双移相全桥和复合型变换器的理论推导及分析后,运用PSIM软件仿真验证,并搭建原理样机进行实验验证。仿真与实验结果验证了所提出的基于双变压器的宽范围双向DC-DC变换器的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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本文编号：2596622