容性负载移相全桥ZVS DC/DC变换器研究
发布时间：2020-12-27 00:19
当今，中大规模的电力储能在诸多领域的应用越来越广泛，在多种不同的储能技术中，超级电容器因在规模储能领域中具有功率密度大、充放电速度快、可靠性高、维护成本低和环保无污染等突出优势而有着重要的地位。在基于超级电容器为储能单元的DC/DC变换器中，一般具有较高的系统功率容量和安全隔离等要求，而全桥拓扑结构又大量应用在中大功率DC/DC变换器中，本课题就是在以超级电容器为一类典型的容性负载条件下对移相全桥零电压软开关（ZVS）变换器展开研究。对于作为容性负载的超级电容器，本文分析其基本原理和特性，并研究超级电容单体组合的均压问题，从多个角度对超级电容器负载网络模型进行构造分析。在建立的负载模型基础上，详细分析容性负载基本移相全桥ZVS变换器工作模态及所存在的问题，针对副边占空比丢失问题和更宽负载范围实现ZVS的要求，本文提出一种原边带耦合电感的移相全桥ZVS变换器优化设计方案并详细分析其工作原理，为避免副边整流管的寄生振荡，本文对副边有源箝位电路进行分析。在对所采用的移相全桥ZVS变换器进行相关参数设计后，本文采用平均开关模型法建立基于容性负载移相全桥变换器的小信号分析模型，按照超级电容器的充...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 超级电容器的研究及应用综述
1.2.1 超级电容器的发展历史及研究现状
1.2.2 基于超级电容储能的应用综述
1.3 全桥软开关 DC/DC 变换器概述
1.3.1 基本全桥 DC/DC 变换器结构及控制方式
1.3.2 移相全桥软开关 DC/DC 变换器研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 容性负载基本移相全桥 ZVS 变换器分析
2.1 超级电容器概述及相关问题研究
2.1.1 超级电容器的基本原理和特点
2.1.2 超级电容模块均压问题研究及充电策略
2.2 以超级电容器为容性负载网络的构造分析
2.2.1 基于超级电容的容性负载网络模型构造
2.2.2 超级电容负载模型参数的辨识
2.2.3 本文所用超级电容器的选取
2.3 基本移相全桥 ZVS 变换器分析
2.3.1 移相全桥 ZVS 变换器的基本原理
2.3.2 容性负载下移相全桥 ZVS 变换器的问题分析
2.4 本章小结
第3章 针对容性负载网络的拓扑优化和参数设计
3.1 针对容性负载网络优化拓扑的提出
3.2 原边带耦合电感的移相全桥 ZVS 变换器分析
3.3 变换器副边有源箝位电路分析
3.4 移相全桥 ZVS 变换器关键参数设计
3.4.1 基本移相全桥 ZVS 变换器主要的参数设计
3.4.2 优化拓扑结构的变换器相关参数的设计
3.5 本章小结
第4章 容性负载移相全桥变换器控制系统设计
4.1 容性负载移相全桥 ZVS 变换器系统建模
4.2 移相全桥变换器连续域控制器的设计
4.2.1 系统相关输入与输出变量的传递函数
4.2.2 系统连续域闭环补偿调节器的设计
4.3 基于 DSP 处理器的数字控制系统实现
4.3.1 针对移相全桥变换器数字控制器设计
4.3.2 实现系统控制策略的软件部分设计
4.4 本章小结
第5章 系统仿真及硬件平台实验结果分析
5.1 容性负载移相全桥 ZVS 变换器系统仿真
5.2 变换器关键硬件电路设计
5.2.1 隔离驱动电路的设计
5.2.2 电压电流采样电路设计
5.2.3 副边有源箝位驱动电路
5.3 移相全桥变换器样机及实验平台
5.4 系统实验结果分析
5.4.1 基本移相全桥变换器实验分析
5.4.2 优化设计的移相全桥变换器实验分析
5.4.3 效率测试分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器输出阻抗及控制环路优化设计[J]. 陈轶涵,韦徵,龚春英. 电工技术学报. 2013(04)
[2]考虑寄生参数的移相全桥变换器恒压恒流自切换控制[J]. 肖文勋,戴钰,张波,丘东元. 电源学报. 2012(06)
[3]基于开关等效模型的全桥ZVS PWM DC-DC变换器的小信号建模[J]. 孙铁成,汤平华,张学广. 电源世界. 2007(10)
博士论文
[1]高能量密度超级电容器的电极材料研究[D]. 翟登云.清华大学 2011
[2]超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究[D]. 张慧妍.中国科学院研究生院（电工研究所） 2006
硕士论文
[1]滞后臂并联辅助电路移相全桥ZVS变换器的研究[D]. 史良辰.南京航空航天大学 2013
[2]大功率移相全桥变换器若干关键技术研究[D]. 周玉飞.浙江大学 2007
本文编号：2940723
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 超级电容器的研究及应用综述
1.2.1 超级电容器的发展历史及研究现状
1.2.2 基于超级电容储能的应用综述
1.3 全桥软开关 DC/DC 变换器概述
1.3.1 基本全桥 DC/DC 变换器结构及控制方式
1.3.2 移相全桥软开关 DC/DC 变换器研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 容性负载基本移相全桥 ZVS 变换器分析
2.1 超级电容器概述及相关问题研究
2.1.1 超级电容器的基本原理和特点
2.1.2 超级电容模块均压问题研究及充电策略
2.2 以超级电容器为容性负载网络的构造分析
2.2.1 基于超级电容的容性负载网络模型构造
2.2.2 超级电容负载模型参数的辨识
2.2.3 本文所用超级电容器的选取
2.3 基本移相全桥 ZVS 变换器分析
2.3.1 移相全桥 ZVS 变换器的基本原理
2.3.2 容性负载下移相全桥 ZVS 变换器的问题分析
2.4 本章小结
第3章 针对容性负载网络的拓扑优化和参数设计
3.1 针对容性负载网络优化拓扑的提出
3.2 原边带耦合电感的移相全桥 ZVS 变换器分析
3.3 变换器副边有源箝位电路分析
3.4 移相全桥 ZVS 变换器关键参数设计
3.4.1 基本移相全桥 ZVS 变换器主要的参数设计
3.4.2 优化拓扑结构的变换器相关参数的设计
3.5 本章小结
第4章 容性负载移相全桥变换器控制系统设计
4.1 容性负载移相全桥 ZVS 变换器系统建模
4.2 移相全桥变换器连续域控制器的设计
4.2.1 系统相关输入与输出变量的传递函数
4.2.2 系统连续域闭环补偿调节器的设计
4.3 基于 DSP 处理器的数字控制系统实现
4.3.1 针对移相全桥变换器数字控制器设计
4.3.2 实现系统控制策略的软件部分设计
4.4 本章小结
第5章 系统仿真及硬件平台实验结果分析
5.1 容性负载移相全桥 ZVS 变换器系统仿真
5.2 变换器关键硬件电路设计
5.2.1 隔离驱动电路的设计
5.2.2 电压电流采样电路设计
5.2.3 副边有源箝位驱动电路
5.3 移相全桥变换器样机及实验平台
5.4 系统实验结果分析
5.4.1 基本移相全桥变换器实验分析
5.4.2 优化设计的移相全桥变换器实验分析
5.4.3 效率测试分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器输出阻抗及控制环路优化设计[J]. 陈轶涵,韦徵,龚春英. 电工技术学报. 2013(04)
[2]考虑寄生参数的移相全桥变换器恒压恒流自切换控制[J]. 肖文勋,戴钰,张波,丘东元. 电源学报. 2012(06)
[3]基于开关等效模型的全桥ZVS PWM DC-DC变换器的小信号建模[J]. 孙铁成,汤平华,张学广. 电源世界. 2007(10)
博士论文
[1]高能量密度超级电容器的电极材料研究[D]. 翟登云.清华大学 2011
[2]超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究[D]. 张慧妍.中国科学院研究生院（电工研究所） 2006
硕士论文
[1]滞后臂并联辅助电路移相全桥ZVS变换器的研究[D]. 史良辰.南京航空航天大学 2013
[2]大功率移相全桥变换器若干关键技术研究[D]. 周玉飞.浙江大学 2007
本文编号：2940723
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2940723.html
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