双有源桥DC/DC变换器调制优化及拓扑拓展研究

发布时间：2020-12-19 05:04

　　在能源危机与环境污染的背景下,推动以可再生和环保为特质的新能源的发展变得越来越刻不容缓。双向DC/DC变换器凭借着其双向功率流、高功率密度以及高效率等特点,被广泛应用于需要能量双向流动的场合,包括分布式能源发电系统、能量路由器、电动汽车、不间断供电电源等。双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)电路作为典型的隔离型双向DC/DC变换器拓扑,具有电路结构简单、易于控制、双向功率流能力、容易实现软开关等特点,已成为广泛研究的热点之一。本文从优化调制策略提高变换效率、拓宽拓扑增益特性及多端口输入特性出发,对该类变换器进行了深入的研究。通过分析DAB的等效电路,对产生方波电压源的电路单元以及对该移相电路的调制方式、工作模式分类情况、稳态工作特性等方面进行详细的分析总结。针对采用双有源全桥结构的方波电压源移相电路,推导了拓展移相调制下的电感电流绝对值的平均值关于输出功率的数学模型,提出一种整流平均电流的优化调制方法,即依据不同的电压增益及输出功率,选取相应的多组桥内移相角进行分段调制,以优化调制方式提高系统变换效率,建立了1.5 kW的样机进行验证。为了使含中心抽头双有源桥电路适... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及应用
        1.1.1 分布式能源发电系统
        1.1.2 固态变压器
        1.1.3 燃料电池电动汽车
    1.2 双向DC/DC变换器的研究现状
        1.2.1 非隔离型双向DC/DC变换器
        1.2.2 隔离型双向DC/DC变换器
    1.3 多端口双向DC/DC变换器的研究现状
        1.3.1 非隔离型多端口双向DC/DC变换器
        1.3.2 完全隔离型多端口双向DC/DC变换器
        1.3.3 部分隔离型多端口双向DC/DC变换器
    1.4 本文的研究意义及主要内容
第2章 双有源桥变换器效率优化调制技术研究
    2.1 引言
    2.2 方波移相电路及方波电压源单元
        2.2.1 方波移相电路
        2.2.2 方波电压源单元
    2.3 调制方式分析
        2.3.1 PWM与PSM调制方式分析
        2.3.2 SPS调制方式分析
        2.3.3 EPS调制方式分析
        2.3.4 TPS调制方式分析
    2.4 功率传输特性分析
    2.5 整流平均电流优化调制方法
        2.5.1 电感电流情况分析
        2.5.2 整流平均电流模型推导
        2.5.3 整流平均电流优化调制
        2.5.4 电路参数及实验验证
    2.6 本章小结
第3章 改进型四绕组变压器结构的双有源桥变换器
    3.1 引言
    3.2 拓扑结构及等效模型
        3.2.1 基本拓扑结构
        3.2.2 电路等效模型
    3.3 工作原理分析
        3.3.1 TPS调制方式下的工作模式分析
        3.3.2 TPS调制方式下的工作过程分析
        3.3.3 TPS调制方式下的开关电流分析
    3.4 软开关特性分析
    3.5 功率传输特性分析
    3.6 电路参数及实验验证
        3.6.1 实验样机及变换器参数
        3.6.2 实验结果分析
    3.7 本章小结
第4章 双有源桥集成三端口双向DC/DC变换器
    4.1 引言
    4.2 拓扑结构
    4.3 工作原理分析
    4.4 工作特性分析
        4.4.1 电感电流分析
        4.4.2 功率传输特性分析
        4.4.3 软开关特性分析
    4.5 控制策略及能量流动模态分析
    4.6 电路参数及实验验证
        4.6.1 实验样机及变换器参数
        4.6.2 实验结果分析
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：2925307