隔离型双向全桥DC-DC变换器研究与设计

发布时间：2021-05-15 22:11

　　随着能源危机的出现和世界各国政府对环境保护意识的加强,新能源技术得到了快速的发展,随着电力电子技术的发展,其中隔离双向全桥DC-DC变换器的出现,在分布式储能系统,电动汽车动力系统,和电力电子变换器中得到了实际的应用。隔离型双向全桥DC-DC变换器拓扑结构对称,控制方法灵活,具备电气隔离作用;采用移相控制时,易实现软开关,传输效率高,电流应力小,所以广泛应用于高压大功率等场合。在隔离型双向全桥DC-DC变换器的拓扑上,对单移相控制、双重移相控制两种控制方式进行对比分析,在统一的数学模型下,通过对开关过程分析,可推导出传输功率与移相角之间的数学关系,回流功率与移相角之间的关系,分析其功率特性、电流应力情况和软开关范围。针对单移相控制方式下的回流功率不可消除的特点,基于双重移相控制的控制方式下,在不同电压传输比下,联合实现软开关的边界条件,得到了一种最优移相角是计算方法,据此提出了以减小回流功率为目标的控制策略;然后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了仿真模型,对以上两种控制方式进行了原理验证,证明了其正确性。最后,搭建了一台100W实物样机平台,分别对硬件部分和软件部分进行了... 

【文章来源】：上海电机学院上海市

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 双向DC-DC变换器的应用
        1.2.1 分布式储能系统中的应用
        1.2.2 不间断电源系统
        1.2.3 电动汽车能量管理系统
        1.2.4 双向DC-DC变换器在电力电子变压器中的应用
    1.3 双向DC-DC变换器的研究现状
        1.3.1 双向DC-DC变换器的拓扑研究
        1.3.2 隔离型双向全桥变换器的控制策略研究
    1.4 本文的主要研究内容
第二章 单移相控制研究
    2.1 单移相控制原理
    2.2 单移相控制的开关模态分析
    2.3 功率特性分析
        2.3.1 稳态数学模型
        2.3.2 功率分析和电流应力分析
        2.3.3 软开关范围分析
    2.4 单移相控制方式仿真分析
    2.5 本章小结
第三章 双重移相控制研究
    3.1 双重移相控制原理和模态分析
        3.1.1 双重移相控制原理
        3.1.2 双重移相控制模态分析
    3.2 功率特性分析
        3.2.1 稳态数学模型
        3.2.2 传输功率特性分析
        3.2.3 功率回流分析
        3.2.4 电流应力分析
        3.2.5 软开关范围分析
    3.3 基于最小回流功率的控制策略
        3.3.1 最优内、外移相角的计算
        3.3.2 最小回流功率控制策略
    3.4 双重移相控制方式仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 实验平台设计
    4.1 主电路参数设计
        4.1.1 高频变压器设计
        4.1.2 电感设计
        4.1.3 开关管的选取
    4.2 驱动电路设计和死区设计
    4.3 信号采样调理电路和保护电路的设计
        4.3.1 电压采样调理电路的设计
        4.3.2 电流采样调理电路的设计
        4.3.3 保护电路的设计
    4.4 控制系统和程序设计
        4.4.1 控制系统设计
        4.4.2 程序流程图设计
    4.5 本章小结
第五章 隔离型双向全桥DC-DC变换器的实验分析
    5.1 实验平台搭建
    5.2 驱动波形和死区选择
    5.3 单、双移相下的控制波形和软开关实现情况
        5.3.1 单移相控制波形和软开关实现情况
        5.3.2 双重移相控制波形和软开关实现情况
        5.3.3 输出电压和电流波形
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]开发新能源,促进世界经济可持续发展[J]. 李斯胜,霍翔远.  国际工程与劳务. 2019(05)
[2]全桥推挽式双向DC/DC变换器的建模与控制[J]. 张俊辉,唐雄民,张淼,孙君光.  电工电气. 2017(11)
[3]一种基于损耗模型的双有源桥DC-DC变换器效率优化方法[J]. 李婧,袁立强,谷庆,孙建宁,段任之.  电工技术学报. 2017(14)
[4]基于能源路由器的隔离双向DC-DC变换器研究[J]. 黄杰,于庆广,赵思远.  电源技术. 2017(02)
[5]双向全桥DC-DC变换器回流功率优化的双重移相控制[J]. 张勋,王广柱,商秀娟,王婷.  中国电机工程学报. 2016(04)
[6]基于全桥隔离双向变换器的直流变换技术[J]. 师长立,唐西胜,李宁宁,张国伟,孙玉树.  电工技术学报. 2016(02)
[7]直流微电网关键技术研究综述[J]. 李霞林,郭力,王成山,李运帷.  中国电机工程学报. 2016(01)
[8]电力电子变压器对交直流混合微网功率控制的研究[J]. 兰征,涂春鸣,肖凡,葛俊,熊诵辉.  电工技术学报. 2015(23)
[9]应用于储能系统的双向DC-DC变换器研究[J]. 王冕,田野,李铁民,陈国柱.  电工技术学报. 2013(08)
[10]一种新型交错并联双向DC/DC变换器[J]. 陆治国,祝万平,刘捷丰,吴春军,赵丽丽.  中国电机工程学报. 2013(12)

博士论文
[1]大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究[D]. 许海平.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005

硕士论文
[1]电动汽车的双向DC-DC变换器的研究[D]. 陈建龙.哈尔滨工业大学 2015
[2]双向隔离型全桥DC-DC变换器新型控制方式研究[D]. 时小龙.北京交通大学 2014
[3]双向DC/DC变换器及电池能量管理系统研究[D]. 罗咏.华中科技大学 2013
[4]电动汽车双向DC/DC变换器的研究[D]. 郭熠.天津大学 2004



本文编号：3188421