隔离型双有源桥DC-DC变换器的研究
发布时间：2022-05-03 02:51
随着电力电子技术的发展,在电动汽车、直流微网和储能系统等场合中,隔离型双向DC-DC变换器的应用日益增多。隔离型双有源桥（dual active bridge,DAB）DC-DC变换器具有电气隔离、动态响应快、功率密度高等优点,逐渐成为当前大功率双向DCDC变换器的主流研究对象。本文首先基于三移相的调制方式介绍了双有源桥DC-DC变换器在一个开关周期内的工作模态,并根据工作状态利用状态空间平均的方法推导出DAB的电流和功率表达式。然后对比了单移相、双移相和三移相三种不同调制方式下DAB的功率传输特性,总结出双移相和三移相都能有效降低DAB的回流功率,提高系统的整体效率。在上述分析的基础上,基于谐波分析法,将DAB变换器的电感电压和电感电流进行傅里叶级数分解,然后对比了基波与不同次数谐波之间所产生的有功功率和无功功率与理论值间的关系,推导出了利用基波功率来描述DAB变换器的统一功率模型。利用基波回流功率模型和拉格朗日乘子法可以计算出使DAB回流功率最小的移相角,使用该移相角对DAB进行调制即实现了基波回流功率最优调制。针对在直流微网中的中高压应用场景,DAB变换器通常采用输入串联输出并联...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 微网储能系统
1.1.2 电力电子变压器
1.1.3 电动汽车电源系统
1.1.4 汽车到电网或负载
1.2 双向DC-DC研究现状
1.3 DAB研究现状
1.3.1 建模
1.3.2 调制
1.3.3 稳定性分析
1.4 本文研究内容
第二章 不同调制方式DAB的对比分析
2.1 工作原理
2.2 三重移相调制的模态分类
2.3 不同调制方式的对比
2.3.1 传输功率特性对比
2.3.2 回流功率特性对比
2.4 仿真验证
2.5 本章小结
第三章 基于电感电流基波的优化控制
3.1 移相控制的统一建模
3.1.1 电感电压和电流的统一建模
3.1.2 传输功率的统一建模
3.2 基于统一模型的基波优化控制策略
3.3 控制策略
3.4 基波优化控制的仿真分析
3.5 本章小结
第四章 多模块DAB的控制与阻抗建模
4.1 单个DAB变换器小信号建模
4.2 多模块DAB的解耦控制
4.3 小信号输入阻抗的建模
4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第五章 硬件电路设计与实验验证
5.1 硬件电路设计
5.1.0 功率开关管的选取
5.1.1 高频变压器的设计
5.1.2 辅助电感的设计
5.1.3 滤波电容设计
5.1.4 采样调理电路的设计
5.1.5 驱动电路的设计
5.2 软件系统设计
5.2.1 移相PWM的产生
5.2.2 主程序的设计
5.3 实验波形
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向全桥隔离DC/DC变换器最小峰值电流及其虚拟功率控制方法[J]. 宋文胜,侯聂,武明义,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(18)
[2]双向全桥DC-DC变换器的负载电流前馈控制方法[J]. 侯聂,宋文胜,武明义. 中国电机工程学报. 2016(09)
[3]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)
[4]智能电网中的新一代高频隔离功率转换技术[J]. 宋强,赵彪,刘文华,赵宇明. 中国电机工程学报. 2014(36)
[5]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]. 程红,高巧梅,朱锦标,杨小康,王聪. 电工技术学报. 2014(03)
[6]电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究[J]. 张旭辉,温旭辉,赵峰. 中国电机工程学报. 2012(33)
[7]电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式[J]. 薛飞,雷宪章,张野飚,刘红超,高赐威. 电网技术. 2012(02)
硕士论文
[1]数字化软开关双向DC/DC的研究[D]. 吴晓.合肥工业大学 2017
[2]双向反激变换器的研究[D]. 成晶晶.浙江大学 2010
本文编号：3650480
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 微网储能系统
1.1.2 电力电子变压器
1.1.3 电动汽车电源系统
1.1.4 汽车到电网或负载
1.2 双向DC-DC研究现状
1.3 DAB研究现状
1.3.1 建模
1.3.2 调制
1.3.3 稳定性分析
1.4 本文研究内容
第二章 不同调制方式DAB的对比分析
2.1 工作原理
2.2 三重移相调制的模态分类
2.3 不同调制方式的对比
2.3.1 传输功率特性对比
2.3.2 回流功率特性对比
2.4 仿真验证
2.5 本章小结
第三章 基于电感电流基波的优化控制
3.1 移相控制的统一建模
3.1.1 电感电压和电流的统一建模
3.1.2 传输功率的统一建模
3.2 基于统一模型的基波优化控制策略
3.3 控制策略
3.4 基波优化控制的仿真分析
3.5 本章小结
第四章 多模块DAB的控制与阻抗建模
4.1 单个DAB变换器小信号建模
4.2 多模块DAB的解耦控制
4.3 小信号输入阻抗的建模
4.4 仿真分析
4.5 本章小结
第五章 硬件电路设计与实验验证
5.1 硬件电路设计
5.1.0 功率开关管的选取
5.1.1 高频变压器的设计
5.1.2 辅助电感的设计
5.1.3 滤波电容设计
5.1.4 采样调理电路的设计
5.1.5 驱动电路的设计
5.2 软件系统设计
5.2.1 移相PWM的产生
5.2.2 主程序的设计
5.3 实验波形
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向全桥隔离DC/DC变换器最小峰值电流及其虚拟功率控制方法[J]. 宋文胜,侯聂,武明义,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(18)
[2]双向全桥DC-DC变换器的负载电流前馈控制方法[J]. 侯聂,宋文胜,武明义. 中国电机工程学报. 2016(09)
[3]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)
[4]智能电网中的新一代高频隔离功率转换技术[J]. 宋强,赵彪,刘文华,赵宇明. 中国电机工程学报. 2014(36)
[5]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]. 程红,高巧梅,朱锦标,杨小康,王聪. 电工技术学报. 2014(03)
[6]电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究[J]. 张旭辉,温旭辉,赵峰. 中国电机工程学报. 2012(33)
[7]电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式[J]. 薛飞,雷宪章,张野飚,刘红超,高赐威. 电网技术. 2012(02)
硕士论文
[1]数字化软开关双向DC/DC的研究[D]. 吴晓.合肥工业大学 2017
[2]双向反激变换器的研究[D]. 成晶晶.浙江大学 2010
本文编号：3650480
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3650480.html
