基于耦合电感的多相交错并联双向DC/DC变换器及其控制
发布时间：2022-12-04 22:13
随着新能源技术的兴起以及现代电网的不断发展,交错并联双向DC/DC变换器（Interleaved Bidirectional DC/DC converter,IBDC）扮演着越来越重要的角色,被广泛应用于燃料电池、混合动力汽车、光伏并网以及风力发电等领域。为了同时提高系统的稳态和暂态性能以及减少电路中磁性元件的体积,又在IBDC中引入了磁集成以及反向稱合技术。因此研究基于耦合电感（Coupled Inductor,CI）的多相IBDC,有着十分重要的意义。随着相数的增加,集成的单磁芯CI可能会出现参数不对称、制造成本高、直流磁通大等问题。为了解决这些问题,本文提出并分析了两种基于CI的四相IBDC,采用四个双绕组CI代替单磁芯CI。本文详细研究了所提变换器的稳态和暂态性能,比较了两种拓扑各自的优势,并且通过理论分析验证了所提拓扑的优越性。为了减少开关管的开关损耗、提高变换器的效率,将软开关技术应用于所提变换器中。在完全不改变变换器硬件的情况下,通过合理的控制相电流峰值大小以及死区时间等,使变换器实现了 ZVS,对其ZVS的实现条件进行了定量分析。由于四相IBDC在运行过程中,因其相间电...
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 耦合电感的研究现状
1.2.2 软开关的研究现状
1.2.3 均流技术的研究现状
1.3 本文主要工作
第2章 主电路原理分析
2.1 主电路优势分析
2.1.1 工作模态分析
2.1.2 等效稳态电感和暂态电感
2.1.3 稳态和暂态性能分析
2.1.4 耦合电感的设计准则
2.2 另一种基于CI的四相IBDC拓扑及优势分析
2.3 本章小结
第3章 主电路软开关的实现条件
3.1 0
3.2 0.25
3.3 0.5
3.4 0.75
3.5 本章小结
第4章 变换器的均流控制
4.1 基于相电流解耦的均流控制策略
4.2 电压外环设计
4.3 Boost运行状态下的控制设计
4.4 闭环控制器的详细设计
4.4.1 电流调节器设计
4.4.2 电压调节器设计
4.5 本章小结
第5章 实验平台的搭建
5.1 实验样机的总体设计方案
5.2 电路参数的选取
5.3 硬件电路的设计
5.3.1 DSP电路设计
5.3.2 采样电路设计
5.3.3 调理电路设计
5.3.4 驱动电路和保护电路设计
5.4 软件设计
5.4.1 程序设计
5.4.2 PI离散化
5.5 硬件电路展示
5.6 本章小节
第6章 仿真与实验结果验证
6.1 仿真分析
6.1.1 开环仿真
6.1.2 软开关仿真
6.1.3 闭环均流仿真
6.2 实验验证
6.2.1 开环实验
6.2.2 软开关实验
6.2.3 闭环均流实验
6.3 本章小节
第7章 结论与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
一. 参与项目
二. 成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的软开关实现条件[J]. 杨玉岗,邹雨霏,马杰. 中国电机工程学报. 2016(14)
[2]多相交错并联磁集成双向DC/DC变换器中耦合电感的通用设计准则[J]. 杨玉岗,马杰,马云巧,邹雨霏,张书淇. 中国电机工程学报. 2015(23)
[3]“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用[J]. 杨玉岗,叶菁源,宁浩轩,马杰. 电工技术学报. 2015(04)
[4]基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制[J]. 张明锐,李元浩,欧阳丽,孙华. 电工技术学报. 2015(04)
[5]三相交错并联变换器中耦合电感的对称化[J]. 杨玉岗,李龙华,冯本成. 电工技术学报. 2013(07)
[6]基于效率模型的DC-DC变换器并联系统电流分配策略[J]. 孙晋坤,刘庆丰,冷朝霞,王华民,同向前. 中国电机工程学报. 2013(15)
[7]反激式开关电容PWM直流变换器[J]. 曹文静,顾玲,金科,阮新波. 电工技术学报. 2013(04)
[8]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)
[9]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[10]改进式自主均流技术的研究[J]. 丘东元,张波,韦聪颖. 电工技术学报. 2005(10)
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
[2]软开关双向DC-DC变换器的研究[D]. 陈刚.浙江大学 2001
硕士论文
[1]双向DC/DC变换器的磁集成技术研究[D]. 李久振.辽宁工程技术大学 2018
[2]电动汽车交错并联双向DC/DC变换器的研究[D]. 王晓明.安徽理工大学 2018
[3]电动汽车中双向DC/DC变换器研究[D]. 陈显东.西华大学 2018
[4]电动汽车三端口全桥DC/DC变换器的研究[D]. 纪婧.浙江大学 2017
[5]大功率双向电动汽车充电电源的研究[D]. 阳波.湖南大学 2016
[6]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
[7]耦合电感型Boost/Buck双向直流变换器控制策略研究[D]. 胡银超.重庆大学 2015
[8]UPS用高效双向磁集成DC/DC变换器的研制[D]. 韩银.哈尔滨工业大学 2015
[9]交错并联磁集成DC-DC变换器的软开关技术研究[D]. 甘汶桦.辽宁工程技术大学 2014
[10]电动汽车用多重化软开关双向DC/DC变换器的研究[D]. 邓湘鄂.重庆大学 2011
本文编号：3709084
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 耦合电感的研究现状
1.2.2 软开关的研究现状
1.2.3 均流技术的研究现状
1.3 本文主要工作
第2章 主电路原理分析
2.1 主电路优势分析
2.1.1 工作模态分析
2.1.2 等效稳态电感和暂态电感
2.1.3 稳态和暂态性能分析
2.1.4 耦合电感的设计准则
2.2 另一种基于CI的四相IBDC拓扑及优势分析
2.3 本章小结
第3章 主电路软开关的实现条件
3.1 0
3.2 0.25
3.3 0.5
3.4 0.75
3.5 本章小结
第4章 变换器的均流控制
4.1 基于相电流解耦的均流控制策略
4.2 电压外环设计
4.3 Boost运行状态下的控制设计
4.4 闭环控制器的详细设计
4.4.1 电流调节器设计
4.4.2 电压调节器设计
4.5 本章小结
第5章 实验平台的搭建
5.1 实验样机的总体设计方案
5.2 电路参数的选取
5.3 硬件电路的设计
5.3.1 DSP电路设计
5.3.2 采样电路设计
5.3.3 调理电路设计
5.3.4 驱动电路和保护电路设计
5.4 软件设计
5.4.1 程序设计
5.4.2 PI离散化
5.5 硬件电路展示
5.6 本章小节
第6章 仿真与实验结果验证
6.1 仿真分析
6.1.1 开环仿真
6.1.2 软开关仿真
6.1.3 闭环均流仿真
6.2 实验验证
6.2.1 开环实验
6.2.2 软开关实验
6.2.3 闭环均流实验
6.3 本章小节
第7章 结论与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
一. 参与项目
二. 成果
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的软开关实现条件[J]. 杨玉岗,邹雨霏,马杰. 中国电机工程学报. 2016(14)
[2]多相交错并联磁集成双向DC/DC变换器中耦合电感的通用设计准则[J]. 杨玉岗,马杰,马云巧,邹雨霏,张书淇. 中国电机工程学报. 2015(23)
[3]“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用[J]. 杨玉岗,叶菁源,宁浩轩,马杰. 电工技术学报. 2015(04)
[4]基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制[J]. 张明锐,李元浩,欧阳丽,孙华. 电工技术学报. 2015(04)
[5]三相交错并联变换器中耦合电感的对称化[J]. 杨玉岗,李龙华,冯本成. 电工技术学报. 2013(07)
[6]基于效率模型的DC-DC变换器并联系统电流分配策略[J]. 孙晋坤,刘庆丰,冷朝霞,王华民,同向前. 中国电机工程学报. 2013(15)
[7]反激式开关电容PWM直流变换器[J]. 曹文静,顾玲,金科,阮新波. 电工技术学报. 2013(04)
[8]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)
[9]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[10]改进式自主均流技术的研究[J]. 丘东元,张波,韦聪颖. 电工技术学报. 2005(10)
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
[2]软开关双向DC-DC变换器的研究[D]. 陈刚.浙江大学 2001
硕士论文
[1]双向DC/DC变换器的磁集成技术研究[D]. 李久振.辽宁工程技术大学 2018
[2]电动汽车交错并联双向DC/DC变换器的研究[D]. 王晓明.安徽理工大学 2018
[3]电动汽车中双向DC/DC变换器研究[D]. 陈显东.西华大学 2018
[4]电动汽车三端口全桥DC/DC变换器的研究[D]. 纪婧.浙江大学 2017
[5]大功率双向电动汽车充电电源的研究[D]. 阳波.湖南大学 2016
[6]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
[7]耦合电感型Boost/Buck双向直流变换器控制策略研究[D]. 胡银超.重庆大学 2015
[8]UPS用高效双向磁集成DC/DC变换器的研制[D]. 韩银.哈尔滨工业大学 2015
[9]交错并联磁集成DC-DC变换器的软开关技术研究[D]. 甘汶桦.辽宁工程技术大学 2014
[10]电动汽车用多重化软开关双向DC/DC变换器的研究[D]. 邓湘鄂.重庆大学 2011
本文编号：3709084
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3709084.html
