基于隔离双向DC-DC变换器的充电机研究

发布时间：2017-08-20 16:06

  本文关键词：基于隔离双向DC-DC变换器的充电机研究

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【摘要】：隔离型DC-DC变换器可实现电压等级的变换,而双向DC-DC变换器可实现能量的双向流动。随着蓄电池和超级电容器在轨道交通和新能源等领域的广范使用,对高效双向的隔离型充电机的需求越来越迫切。因此本文针对隔离型移相全桥双向DC-DC变换器的基本理论、设计方法和控制策略开展深入研究。首先,详述了隔离型移相全桥双向DC-DC变换器在充放电两种模式下的工作原理和控制方式,进一步讨论了该双向DC-DC变换器的一些工作情况,如充电模式下软开关的实现条件、占空比丢失问题和整流电路的换流情况,并简要介绍了同步整流,以及放电模式下变压器漏感造成的开关管电压尖峰问题。其次,针对移相全桥双向DC-DC变换器在充放电模式下存在的问题提出了相应的解决方法,即让变换器在充电模式下采用辅助电流源网络来实现开关管的软开关,取消充电模式下的谐振电感,并通过仿真验证了该方法的可行性。然后,根据现有实验条件确定的技术指标对该变换器的主电路和辅助电路的各元件进行参数计算和器件选型。主电路包括高频变压器、储能滤波电感、辅助电感和电容、输出滤波电容、功率开关管等,辅助电路包括采样电路、控制电路、驱动电路和保护电路。最后,在充放电模式的理论分析基础上搭建了一个500W的隔离型移相全桥双向DC-DC变换器的实验平台,通过实验验证了理论分析正确性。实验结果表明本文所研究设计的隔离型双向DC-DC变换器能够较好的实现充电模式下开关管的软开关,并且较好地解决了放电模式下开关管的电压尖峰问题。
【关键词】：双向DC-DC变换器 隔离型 移相全桥 电压尖峰
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 本文的研究背景和意义10-11
• 1.2 双向DC-DC变换器的研究现状11-16
• 1.2.1 双向DC-DC变换器的发展11-13
• 1.2.2 双向DC-DC变换器的应用13-16
• 1.3 本文的研究内容16-18
• 第2章 移相全桥双向DC-DC变换器18-35
• 2.1 移相全桥双向DC-DC变换器的工作原理18-34
• 2.1.1 变换器主电路拓扑分析18-19
• 2.1.2 变换器充电模式原理分析19-25
• 2.1.3 变换器充电模式的问题25-29
• 2.1.4 变换器放电模式原理分析29-33
• 2.1.5 变换器放电模式的问题33-34
• 2.2 本章小结34-35
• 第3章 采用辅助电流源网络的移相全桥变换器35-48
• 3.1 充放电模式的问题分析35
• 3.2 辅助电流源网络35-37
• 3.3 辅助电流源网络模态分析37-38
• 3.4 采用辅助电流源网络的全桥变换器工作原理38-43
• 3.5 双向DC-DC变换器仿真分析43-47
• 3.5.1 充电模式仿真分析44-45
• 3.5.2 放电模式仿真分析45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 移相全桥双向DC-DC变换器主电路设计48-63
• 4.1 主电路参数设计48-56
• 4.1.1 技术指标48-49
• 4.1.2 高频变压器的设计49-52
• 4.1.3 储能滤波电感的设计52-54
• 4.1.4 滤波电容的设计54
• 4.1.5 辅助电感电容的设计54-55
• 4.1.6 隔直电容的设计55-56
• 4.1.7 其他参数选型56
• 4.2 辅助电路设计56-62
• 4.2.1 采样电路设计56-58
• 4.2.2 控制电路设计58-60
• 4.2.3 驱动电路设计60-61
• 4.2.4 保护电路设计61-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 实验结果与讨论63-70
• 5.1 实验平台参数63-64
• 5.2 实验波形及分析64-69
• 5.2.1 充电模式实验波形64-66
• 5.2.2 放电模式实验波形66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 结论与展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况76

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本文编号：707542