宽范围输入谐振双向DC/DC变换器研究

发布时间：2021-05-15 06:14

　　随着新能源和电动汽车技术的快速发展,能够实现功率双向流动功能的双向DC/DC变换器在电池储能等领域得到越来越广泛的应用。本文开展了应用于电池储能系统的宽范围输入隔离型双向DC/DC变换器的研究。本文首先对当前双向DC/DC变换器的常见非隔离型与隔离型拓扑进行了回顾总结,包括移相全桥电路、Dual Active Bridge（DAB）电路和全桥串联谐振（SRC）电路,并对其中四种拓扑建立损耗模型,进行了损耗分析与比较。最终确定以Buck/Boost-SRC两级谐振变换器作为本文的研究方案。本文采用的两级结构双向DC/DC变换器,综合了Buck/Boost和SRC的优点,既解决了SRC不能满足功率双向流动控制的问题,保持了串联谐振电路软开关的特性,又能够满足宽范围电压增益变化的要求。本文分析了两级谐振DC/DC变换器的工作原理及直流增益特性,探讨了谐振参数设计方法。并在传统控制方法基础上设计了频率跟踪控制,以提高变换器的控制精度和工作效率,研究了频率跟踪控制的实现方法和相位闭环环路设计方法。最后本文在上述理论分析研究的基础上,研制了一台5kW实验样机,对两级电路进行了实验测试,并比较了采用... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 双向DC/DC变换器对新能源发展的意义
    1.2 双向DC/DC变换器研究现状及发展趋势
        1.2.1 非隔离双向DC/DC变换器研究现状
        1.2.2 隔离型双向DC/DC变换器研究现状
    1.3 本文的选题意义和研究内容
        1.3.1 本文选题意义
        1.3.2 本文研究内容
第2章 双向DC/DC变换器方案效率比较
    2.1 Dual Active Bridge双向DC/DC变换器分析
        2.1.1 工作过程分析
        2.1.2 移相控制DAB变换器损耗分析
    2.2 单级串联谐振双向DC/DC变换器分析
        2.2.1 工作过程分析
        2.2.2 PWM控制时的SRC损耗分析
    2.3 两级谐振双向DC/DC变换器分析
        2.3.1 两级谐振双向DC/DC变换器结构分类
        2.3.2 两级谐振DC/DC变换器的损耗模型
    2.4 双向DC/DC变换器方案效率比较
    2.5 本章小结
第3章 双向Buck/Boost-SRC变换器设计
    3.1 双向Buck/Boost-SRC的稳态直流增益特性
    3.2 双向Buck/Boost-SRC变换器的参数设计
        3.2.1 变压器设计
        3.2.2 开关频率、谐振频率的选择
        3.2.3 Buck/Boost电感设计
        3.2.4 SRC谐振参数设计
        3.2.5 输入、输出电容设计
        3.2.6 开关器件选择
    3.3 实验验证
    3.4 本章小结
第4章 频率跟踪控制设计
    4.1 频率跟踪控制原理
    4.2 频率跟踪控制闭环设计
        4.2.1 频率跟踪控制框图
        4.2.2 简化电压电流环路设计
        4.2.3 锁相环控制环路设计
        4.2.4 锁相环路硬件设计
    4.3 实验验证
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
附录1 Buck/Boost+SRC实验样机照片
附录2 作者攻读硕士期间发表的论文
附录3 双向DC/DC变换器损耗分析计算推导
    A. 移相控制DAB变换器损耗模型
    B. PWM控制SRC变换器损耗模型
    C. 两级结构Buck/Boost+SRC损耗模型
    D. 其他损耗模型
致谢



本文编号：3187113