一种新型双向DC/DC变换器的研究及应用

发布时间：2024-03-01 04:30

　　随着新能源发电技术和绿色电源的迅猛发展,具有能量双向传输功能的双向DC/DC变换器因其体积小、重量轻、变换效率高等优点,在直流不停电系统、分布式发电系统及多端口混合供电系统等场合,得到了广泛应用。然而,目前能满足高压大功率要求的双向DC/DC变换器并不多,论文针对该直流变换器领域的难点,研究适用于高压大功率场合的新型双向DC/DC变换器。论文在深入了解双向DC/DC变换器国内外研究现状及基本拓扑结构的基础上,提出了一种基于磁集成的能更广泛应用于高压大功率场合的具有变比切换能力的新型双向DC/DC变换器的拓扑结构,该拓扑结构解决了高频大容量隔离变压器磁饱和及低压侧整流二极管电压振荡等技术问题。接着分析了带隔直电容及有源箝位电路双全桥双向DC/DC变换器的工作原理及软开关技术,并对滞后桥臂的零电压关断做了详细探讨。最后给出了一台10kW双向DC/DC变换器系统的详细设计,包括主要元器件的参数计算及其选型、储能装置设计及其充电控制、主要控制电路设计。并解决了高频隔离变压器设计制作的难题,采用铁基纳米晶磁芯和“三明治”绕制法,有效的减少了高频隔离变压器的发热损耗,降低整个装置的体积和重量。实验...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 双向DC/DC变换器的应用前景
    1.3 双向DC/DC变换器国内外研究现状和发展趋势
        1.3.1 双向DC/DC变换器国内外研究现状
        1.3.2 双向DC/DC变换器发展趋势
    1.4 双向DC/DC变换器研究的关键技术
    1.5 论文研究的主要内容
第二章 双向DC/DC变换器拓扑结构研究及原理分析
    2.1 双向DC/DC变换器基本拓扑机构
        2.1.1 非隔离型双向DC/DC变换器基本拓扑结构
        2.1.2 隔离型双向DC/DC变换器基本拓扑结构
    2.2 主电路拓扑结构设计及工作原理分析
        2.2.1 基本拓扑结构选择
        2.2.2 主电路拓扑结构设计
        2.2.3 工作原理分析
    2.3 电感引起电压尖峰问题分析
        2.3.1 电压尖峰产生原因分析
        2.3.2 电压尖峰问题解决方法研究
    2.4 直流分量引起变压器饱和问题分析
        2.4.1 相关国家关于直流分量的标准规范
        2.4.2 直流分量产生的原因及后果
        2.4.3 直流分量的抑制方法
    2.5 软开关技术研究
    2.6 本章小结
第三章 双向DC/DC变换器主电路参数设计
    3.1 变换器系统结构及设计技术指标
        3.1.1 变换器系统结构
        3.1.2 设计技术指标
    3.2 电感设计
        3.2.1 谐振电感设计
        3.2.2 滤波电感设计
    3.3 隔离变压器设计
        3.3.1 变比计算
        3.3.2 磁芯选择
        3.3.3 原边和副边匝数确定
        3.3.4 变压器线圈电感计算
        3.3.5 导线线径计算
        3.3.6 磁芯尺寸核算
    3.4 电容设计
        3.4.1 滤波电容设计
        3.4.2 隔直电容设计
    3.5 主要功率开关管选取
    3.6 有源箝位电路设计
        3.6.1 有源箝位开关管选取
        3.6.2 有源箝位电容选取
    3.7 本章小结
第四章 控制电路及储能装置设计
    4.1 控制电路设计
        4.1.1 保护电路设计
        4.1.2 驱动电路设计
        4.1.3 采样电路设计
        4.1.4 驱动控制芯片选取
    4.2 储能装置及充电控制设计
        4.2.1 储能装置设计
        4.2.2 储能装置充电控制设计
    4.3 本章小结
第五章 实验结果分析
    5.1 主要实验技术参数
    5.2 实验分析
        5.2.1 主要实验波形及分析
        5.2.2 主要器件发热监控及分析
        5.2.3 储能装置充电实验及分析
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A：攻读硕士学位期间科研成果



本文编号：3915423