三端口隔离型双向直流/直流变换器的设计与控制

发布时间：2021-02-28 21:28

　　随着人类社会和经济的快速发展,人们对于能源的需求也不断增加；与此同时,我们面临的能源和环境问题日益突出。开发利用新能源可以有效解决能源危机,改善环境问题,近年来新能源发电技术飞速发展。但相比传统能源,新能源发电具有波动性和随机性。加入储能装置可以改善新能源发电的功率波动,一般需要多个直流变换器连接发电单元、储能单元和直流母线。三端口隔离型双向直流／直流变换器,通过一个三绕组变压器连接多个直流源,结构紧凑、功率密度高。不需要外加电路,利用变压器漏感和开关器件寄生电容即可实现开关器件的零电压开关,减小了功率损耗。论文以三端口隔离型双向直流／直流变换器为研究对象。本文首先在双有源全桥隔离型双向直流变换器的基础上,详纸推导了三端口隔离型双向直流／直流变换器的等效电路、功率方程和软开关工作范围,分析了变换器的18个工作模态,并给出了相应的模态图。介绍了三端口隔离型双向直流/直流变换器的硬件平台和软件程序的设计,稳态实验验证了软硬件设计和移相控制策略的正确性,动态实验表明设计的系统具有良好的动态性能。然后采用连续和离散两种不同的混沌调制策略与移相控制技术结合,应用于三端口隔离型双向直流／直流变换器... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 能源发展现状
        1.1.2 储能装置
        1.1.3 多端口直流变换器
    1.2 两端口双向直流变换器的拓扑分类
        1.2.1 两端口非隔离型双向直流变换器
        1.2.2 两端口隔离型双向直流变换器
    1.3 多端口直流变换器的拓扑分类
        1.3.1 非隔离型多端口直流变换器
        1.3.2 部分隔离型多端口直流变换器
        1.3.3 完全隔离型多端口直流变换器
    1.4 论文主要研究内容
第二章 移相控制的三端口隔离型双向直流变换器
    2.1 引言
    2.2 双有源全桥隔离型双向直流变换器的分析
        2.2.1 双有源全桥隔离型双向直流变换器的换流分析
        2.2.2 双有源全桥隔离型双向直流变换器的功率方程
    2.3 三端口隔离型双向直流变换器的分析
        2.3.1 三端口隔离型双向直流变换器的等效电路和功率方程
        2.3.2 三端口隔离型双向直流变换器的软开关分析
        2.3.3 三端口隔离型双向直流变换器的模态分析
    2.4 硬件电路设计
        2.4.1 主电路设计
        2.4.2 DSP控制电路设计
        2.4.3 三绕组变压器设计
        2.4.4 采样电路设计
        2.4.5 驱动电路设计
    2.5 系统软件设计
        2.5.1 主程序设计
        2.5.2 中断服务程序设计
    2.6 仿真与实验验证
        2.6.1 仿真验证与分析
        2.6.2 实验验证与分析
    2.7 本章小结
第三章 移相混沌调制策略研究
    3.1 引言
    3.2 混沌调制技术
        3.2.1 混沌调制技术的特点与分类
        3.2.2 连续混沌调制技术
        3.2.3 离散混沌调制技术
    3.3 移相混沌调制的具体实现
        3.3.1 移相混沌调制的控制策略
        3.3.2 移相混沌调制的程序设计
    3.4 仿真与实验验证
        3.4.1 仿真验证与分析
        3.4.2 实验验证与分析
    3.5 本章小结
第四章 解耦控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 解耦控制的介绍与分类
    4.3 基于小信号模型的解耦网络设计
        4.3.1 推导小信号模型
        4.3.2 设计解耦网络
    4.4 仿真与实验验证
        4.4.1 单位解耦矩阵的参数计算
        4.4.2 仿真验证与分析
        4.4.3 实验验证与分析
    4.5 本章小结
第五章 三端口隔离型双向直流变换器的应用研究
    5.1 引言
    5.2 三端口隔离型双向直流变换器的两种典型应用
        5.2.1 应用于光伏发电系统
        5.2.2 应用于电动汽车能量管理系统
    5.3 软开关运行分析
        5.3.1 双有源全桥双向直流变换器的软开关介绍
        5.3.2 移相加占空比控制的软开关分析
    5.4 伏秒积相等的移相加占空比控制
        5.4.1 伏秒积相等的实现
        5.4.2 移相加占空比的控制策略
        5.4.3 移相加占空比控制的系统建模
    5.5 仿真与实验验证
        5.5.1 仿真验证与分析
        5.5.2 实验验证与分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
参考文献
攻读硕士研究生期间学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微电网新能源波动分析与研究[J]. 曾建鑫.  能源与节能. 2013(11)
[2]并网风光发电中混合储能系统容量优化配置[J]. 杨珺,张建成,桂勋.  电网技术. 2013(05)
[3]带解耦控制的三输入直流变换器建模及调节器设计[J]. 李艳,郑琼林,陈嘉垚,赵闯.  电工技术学报. 2013(04)
[4]几类面向电网的储能电池介绍[J]. 蒋凯,李浩秒,李威,程时杰.  电力系统自动化. 2013(01)
[5]新能源发电串联分布式高能效变换系统[J]. 吴红飞,孙凯,邢岩.  中国电机工程学报. 2012(33)
[6]风电场复合储能系统容量配置的优化设计[J]. 张坤,毛承雄,谢俊文,陆继明,王丹,曾杰,陈迅.  中国电机工程学报. 2012(25)
[7]独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制[J]. 郭力,富晓鹏,李霞林,王成山.  中国电机工程学报. 2012(25)
[8]我国新能源发电发展思路探析[J]. 张伟波,潘宇超,崔志强,张卫东.  中国能源. 2012(04)
[9]新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J]. 吕志盛,闫立伟,罗艾青,王强钢,周念成.  华东电力. 2012(02)
[10]一种新的多输入全桥变换器[J]. 杨东升,阮新波,李艳,刘福鑫.  电工技术学报. 2011(08)

硕士论文
[1]PWM加移相控制双有源全桥双向DC-DC变换器的研究[D]. 杨敏.南京航空航天大学 2013
[2]多变量耦合系统的解耦控制设计和仿真[D]. 隆媛媛.广西师范大学 2010
[3]用于混合储能系统的三半桥隔离式双向DC/DC变换器的研究[D]. 王成悦.合肥工业大学 2009
[4]多电平双向Buck/Boost变换器的研究[D]. 刘震.北京理工大学 2008
[5]基于神经网络的多变量解耦控制方法研究[D]. 李云飞.大连理工大学 2007
[6]Buck-Boost变换器的研究[D]. 李宇.南京航空航天大学 2006



本文编号：3056482