多相升压式半桥变换器的研究

发布时间：2020-03-21 17:23

【摘要】：在新能源领域,存在很多低压大电流的输入源,燃料电池是一种很典型的低压大电流输入源。本文首先根据燃料电池供电系统的基本特性和要求,结合国内外相关学者的研究成果,调研多相大功率隔离型升压型功率变换器的研究现状,对比,分析和总结了多相隔离型变换器的拓扑形式,基本调制方式,提高效率的软开关方法,整流方式等。本文首先基于燃料电池供电系统,设计了适合于燃料电池等低压大电流输入源的前级DC/DC变换器,此隔离升压变换器具备较高的直流电压增益和较低的输入电流波动,详细分析了其稳态工作特性和软开关过程.稳态工作过程包括理想情况下的工作模态分析与加入变压器寄生参数后的工作模态分析,软开关过程基于谐振原理,推导开关器件在理论上实现软开关的条件。在稳态分析的基础上,利用状态空间平均法对变换器进行了多状态小信号系统建模,得到变换器控制系统的动态控制模型,并进一步基于经典控制理论对平均电流模式下的升压式半桥变换器进行了电压电流环双闭环控制器的设计,使系统具备符合要求的的动静态性能,最终将理论设计的结果投入matlab平台,仿真验证理论设计的可行性。在理论分析的基础上进行了功率器件选型,磁性元件电感和变压器的设计,电容元件的选型,并进一步设计了电流电压采样电路与开关器件驱动电路。在理论分析和硬件设计的基础上,基于saber仿真软件,搭建变换器仿真模型,观测系统的动静态性能,仿真结果与理论分析相一致,验证了理论设计的合理性。通过900 W原理样机实验测试变换器在实际情况下的动静态特性,进一步验证了理论设计的可行性。
【图文】：

图 2-6 谐振电容为 0.1 μF 仿真结果图 2-7 谐振电容为 1 μF 仿真结果波形可以看出，当谐振电容为 0.1 μF 时，特征阻抗某一开关的驱动信号到来之前，对侧开关管的电压现了 ZVS 开通。而另一组谐振电容 1 μF 的仿真波形大于设定好的死区时间，没有实现 ZVS 开通。结

- 19 -图 2-7 谐振电容为 1 μF 仿真结果波形可以看出，当谐振电容为 0.1 μF 时，特征阻抗某一开关的驱动信号到来之前，对侧开关管的电压现了 ZVS 开通。而另一组谐振电容 1 μF 的仿真波形大于设定好的死区时间，没有实现 ZVS 开通。结基于时域分析变换器的稳态工作状态与模态，包括变换器模态分析，理论分析的结果验证了设计目标建模与控制环路的设计打下基础。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46

【参考文献】

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1 蒋玮;胡仁杰;黄慧春;;移相控制对称半桥变换器软开关条件[J];电工技术学报;2011年11期

2 蒋玮;胡仁杰;黄慧春;;单级隔离升压半桥DC/DC变换器软开关条件研究[J];电力自动化设备;2011年02期

3 周嘉农,曾小平;DC-DC开关变换器的建模与分析的动态评述[J];华南理工大学学报(自然科学版);2000年08期

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本文编号：2593673