耦合电感交错并联隔离型双向DC-DC变换器研究

发布时间：2020-03-28 13:16

【摘要】：当前清洁新能源因为其无污染性和可再生性被广泛应用于各个领域,但这些新能源抗外界干扰能力较差,所以通常将其和储能设备联系在一块,进而形成较为可靠稳定的供电设备,即微电网。双向DC-DC变换器又是其中较为重要的电力装置,能够使能量在母线和储能器件间双向传输。基于桥式结构的双向DC-DC变换器有着传输功率高、前后级隔离的优点,本文就双向隔离型全桥变换器控制策略进行对比分析;介绍了一种前级基于交错并联结构、后级桥式结构的隔离型双向DC-DC变换器,对其进行了详细研究。首先,分析了隔离型全桥双向DC-DC变换器在单移相、增加Qg移相参数的扩展移相和双重移相控制策略下的工作模态原理,推导了传输功率特性、回流功率特性、电流应力特性以及开关管的零电压开关实现条件和范围。在此基础上,比较了三种控制方式下的变换器性能,包括变换器功率传输范围,同一传输功率条件下的变换器回流功率以及电流应力特性。其次,在隔离型全桥双向DC-DC变换器的基础上,将前级全桥结构变换为耦合电感交错并联结构,得到一种新型的基于耦合电感交错并联结构的隔离型双向DC-DC变换器。详细阐述了该变换器在单移相参数控制下的稳定工作模态原理、功率特性以及软开关特性条件。增加驱动信号占空比参数后,在单移相加交错并联控制策略下分析了变换器模态原理、功率特性。对两种控制方式下的变换器传输功率范围、电感电流最值、回流功率进行了比较分析。然后,分析了耦合电感交错并联结构的隔离型双向DC-DC变换器的优化控制。在单移相参数控制前提下,增加了交错并联结构的内移相比参数,使得低压侧输出电压占空比可调,形成单PWM加移相控制。详细分析了此控制方式下的变换器功率特性、电感电流应力、软开关实现范围,并和单移相控制下的变换器特性进行了比较。基于电感电流最大值最优对单PWM加移相控制进行了优化。最后,完成了交错并联结构的隔离型双向DC-DC变换器的硬件系统设计。完成了单移相控制和单PWM加移相控制下的变换器正向升压实验,同时完成了单PWM加移相优化控制下的升压实验。
【图文】：

图2-7双重移相控制变换器传输功率特性

单移相控制变换器仿真波形
【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：2604499