应用于直流微网系统的移相控制DC-DC变换器

发布时间：2017-10-03 04:35

  本文关键词：应用于直流微网系统的移相控制DC-DC变换器

  更多相关文章： 双向DC-DC 模块化多电平DC-DC 移相控制 自动均压 零电压软开关

【摘要】：能源危机与环境问题已严重影响人类的生存与发展,探索与开发可再生清洁能源已成为社会广泛关注的焦点。微网系统为风能、太阳能、燃料电池等分布式能源的开发利用提供了新的途径。其中,与交流微网系统相比,直流微网系统具有更多优势,例如,直流微网系统能够减少电能变换次数,从而提高变换效率；不必考虑频率与相位同步问题,降低了控制复杂度；节约占地面积,减少建设成本等。因此,直流微网系统具有广阔的发展前景。论文研究用于直流微网的变换器拓扑及控制方法,主要工作如下： 1、针对直流微网系统中直流母线与储能元件之间能量双向传递的需求,本文设计了一种非隔离移相控制双向DC-DC变换器拓扑。该拓扑可看作由谐振开关电容电路与传统双向Buck-Boost电路有机组合而成。高压侧是串联半桥结构,使开关管的电压应力降低至高压侧电压的一半。通过调节开关管的占空比能够匹配高、低压侧的电压,且实现高压侧分压电容的自动均压功能。拓扑采用移相控制方法,移相角的大小与方向能够准确控制能量流动的大小与方向。所有开关管均可实现零电压软开关(ZVS),有效降低了开关损耗。本文通过搭建仿真与实验平台,验证了所介绍的非隔离型双向DC-DC变换器的有效性。 2、针对直流微网系统中直流母线与直流负载之间高降压比的需求,本文设计了一种模块化多电平高降压比DC-DC变换器拓扑。论文详细介绍了该拓扑的衍生方法,其具体可视为由传统的输入串联输出并联全桥电路与飞跨电容三电平电路组合演变而来。输入侧的串联全桥结构保证了所有开关管的电压应力为输入电压的一半,因此可采用导通损耗更小的开关管。电路采用移相控制方法,输入侧飞跨电容的并联工作机理使得该电路具有输入分压电容自动均压功能,有效解决了模块化拓扑输入侧不均压的问题。所有开关管都具有零电压软开关特性,降低了开关损耗。最后,仿真与实验测试,验证了所介绍的模块化多电平高降压比DC-DC变换器的特性,证明了其自动均压机理的有效性。
【关键词】：双向DC-DC 模块化多电平DC-DC 移相控制 自动均压 零电压软开关
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.1.1 直流微网系统12-13
• 1.2 双向DC-DC变换器拓扑13-19
• 1.2.1 基本非隔离型双向DC-DC变换器14-15
• 1.2.2 基本隔离型双向DC-DC变换器15-16
• 1.2.3 非隔离型双向DC-DC变换器研究现状16-19
• 1.3 高降压比DC-DC变换器拓扑19-21
• 1.4 论文主要研究内容21-22
• 第2章 一种非隔离型移相控制双向DC-DC变换器22-36
• 2.1 非隔离型移相控制双向DC-DC变换器拓扑方案22-23
• 2.1.1 非隔离型移相控制双向DC-DC变换器拓扑22
• 2.1.2 非隔离型移相控制双向DC-DC变换器特点22-23
• 2.2 电路工作原理23-27
• 2.2.1 电路介绍23
• 2.2.2 工作过程分析23-27
• 2.3 电路静态特性27-34
• 2.3.1 变换器电压传输比27
• 2.3.2 功率器件电压应力27-28
• 2.3.3 功率器件电流应力28-31
• 2.3.4 分压电容均压机理31-32
• 2.3.5 功率传输特性32-34
• 2.3.6 软开关特性分析34
• 2.4 本章小结34-36
• 第3章 非隔离型移相控制双向DC-DC变换器设计及验证36-49
• 3.1 实验电路参数设计36-40
• 3.1.1 参数指标36
• 3.1.2 低压侧滤波电感设计36-37
• 3.1.3 移相角取值及谐振电感设计37-39
• 3.1.4 谐振电容容值设计39
• 3.1.5 开关管选型39-40
• 3.2 损耗分析40-41
• 3.2.1 开关管损耗40
• 3.2.2 谐振电感损耗40
• 3.2.3 滤波电感损耗40-41
• 3.3 仿真及实验验证41-47
• 3.3.1 仿真验证41-43
• 3.3.2 实验验证43-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 模块化多电平高降压比DC-DC变换器49-62
• 4.1 模块化多电平高降压比DC-DC变换器拓扑方案49-50
• 4.1.1 模块化多电平高降压比DC-DC变换器拓扑49-50
• 4.2 电路工作原理50-54
• 4.2.1 电路介绍50-51
• 4.2.2 工作过程分析51-54
• 4.3 输入电压自动平衡机制54-55
• 4.4 电路性能分析55-57
• 4.4.1 开关管电压应力55
• 4.4.2 ZVS软开关条件55-56
• 4.4.3 占空比丢失56-57
• 4.4.4 变换器优缺点57
• 4.5 仿真及实验验证57-61
• 4.5.1 仿真验证57-58
• 4.5.2 实验验证58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 本文主要工作62
• 5.2 今后工作展望62-64
• 参考文献64-70
• 作者简历70-71
• 攻读硕士期间发表的论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 唐西胜;邓卫;齐智平;;基于储能的微网并网/离网无缝切换技术[J];电工技术学报;2011年S1期

2 吴卫民;何远彬;耿攀;钱照明;汪i裆，

本文编号：963228