双向全桥DC-DC变换器的优化控制策略研究

发布时间：2020-03-31 08:21

【摘要】：随着国家工业的发展和科技的进步,新能源发电系统和节能用电电源的降本增效问题突出。双向全桥DC-DC变换器因能够实现能量的双向传输,不仅在直流输配电网络中发挥着重要作用,而且广泛应用于燃料电池电动汽车、航天电源系统、UPS以及分布式发电系统等场合。但目前应用的双向全桥DC-DC变换器仍存在电感电流应力大、回流功率大、软开关范围受限等问题,使得变换器系统的效率低、器件开关损耗大。本文通过对双向全桥DC-DC变换器在单移相和双重移相控制下的工作原理及工作模式的研究分析,建立了数学模型,并分析了变换器在两种控制方式下的功率特性;然后以变换器中的传输功率为约束条件,以优化系统中的电感电流应力为目标,构建拉格朗日函数,给出了双向全桥DC-DC变换器在两种控制方式下的控制算法,通过对比分析得出双移相控制下变换器的功率特性优于单移相控制的结论;最后针对双向全桥DC-DC变换器电感电流应力大的问题,对控制策略进行了改进,提出一种双重移相控制优化算法策略,以变换器电感电流应力最小为目标实时计算最优移相比,给出了控制策略框图,并搭建了MATLAB/Simulink仿真模型、小功率实验样机进行验证分析,仿真及实验结果证明了本文所采用的优化控制策略的有效性。图[62]表[7]参[64]
【图文】：

源太阳能为主，因受外界环境影响较大，存在着供电不连续的问题。由于双向全桥 DC-DC 变换器可以实现双向能量传输，因此它可以作为蓄电池的充放电管理器，从而保证电源供电的连续性。如图1-1所示，航天电源结构系统中，双向DC-DC变换器是系统实现能量转换的重要部分。在日光充足条件下，光伏阵列收集的能量向负载供电后，系统通过双向全桥 DC-DC 变换器将多余能量转存到蓄电池中；当日光不足时，蓄电池将储存的能量通过变换器向负载侧供电，以保证负载不间断运行。图 1-1 航天电源系统结构图Figure 1-1 Structure diagram of Space power supply system（2）分布式发电系统在分布式发电系统中，，双向 DC-DC 变换器也起着非常重要的作用。分布式发电系统结构如图 1-2 所示，当分布式电源系统向负载供电冗余时，因分布式电源系统无法存储能量，因此其多余的能量将会通过双向 DC-DC 变换器传输到蓄电池中储存；当分布式电源系统供电不足时

图 1-1 航天电源系统结构图Figure 1-1 Structure diagram of Space power supply system布式发电系统布式发电系统中，双向 DC-DC 变换器也起着非常重要的作用结构如图 1-2 所示，当分布式电源系统向负载供电冗余时，因法存储能量，因此其多余的能量将会通过双向 DC-DC 变换器存；当分布式电源系统供电不足时，蓄电池将会通过双向 DC先储存的能量补充到负载，以确保负载的不间断运行。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 侯聂;宋文胜;;全桥隔离DC/DC变换器的三重相移控制及其软启动方法[J];中国电机工程学报;2015年23期

2 赵彪;宋强;刘文华;刘国伟;赵宇明;姚森敬;;用于柔性直流配电的高频链直流固态变压器[J];中国电机工程学报;2014年25期

3 曹玲玲;李良光;赵贵龙;余芳芳;;具有馈电功能的并网UPS系统中锁相环的研究[J];电力电子技术;2014年07期

4 陈道炼;张杰;陈艳慧;;高频环节电力电子变换技术的发展与现状[J];电力电子技术;2014年06期

5 程红;高巧梅;朱锦标;杨小康;王聪;;基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器动态建模与最小回流功率控制[J];电工技术学报;2014年03期

6 刘冠男;张相军;;基于超级电容储能双向DC/DC变换器控制模型分析[J];电力电子技术;2013年10期

7 宋强;赵彪;刘文华;曾嵘;;智能直流配电网研究综述[J];中国电机工程学报;2013年25期

8 王立雯;于庆广;肖宜;;并网UPS的双向DC/DC变换器及改进移相控制[J];电力电子技术;2012年09期

9 蒋玮;胡仁杰;黄慧春;;移相控制对称半桥变换器软开关条件[J];电工技术学报;2011年11期

10 赵彪;于庆广;王立雯;肖宜;;具有馈电功能的新型并网UPS系统及其分散逻辑控制策略[J];中国电机工程学报;2011年31期

本文编号：2608821