本文關(guān)鍵詞：兩級式雙向變換器的設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 雙向變換器 LLC諧振 高效率 交錯并聯(lián) 同步整流

【摘要】：隨著全球能源緊缺以及環(huán)境污染問題的日益嚴重,能實現(xiàn)節(jié)能減排的新技術(shù)日益成為人們關(guān)注的焦點。而在相關(guān)的新能源技術(shù)領(lǐng)域,能夠?qū)崿F(xiàn)能量雙向流動的變換器發(fā)揮了不可或缺的作用。本文針對兩級式并網(wǎng)雙向變換器,分別對前后級兩個模塊進行了設(shè)計與實現(xiàn),進一步提高了整個系統(tǒng)的效率和功率密度。本文分析了兩級式變換器的研究現(xiàn)狀,分別對前級AC/DC雙向變換器和后級DC/DC雙向變換器進行了詳細介紹,在對各種具體拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點進行比較后,選定單相全橋AC/DC拓撲和半橋LLC諧振拓撲作為研究對象。本文設(shè)計的開關(guān)變換器主要應(yīng)用于小電壓大電流場合,因此后級采用兩個對稱LLC輸入輸出交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu),以減少輸出電流紋波。對單相全橋AC/DC和半橋LLC諧振這兩個拓撲的工作特性進行具體分析,其中詳細分析了正向LLC諧振變換器的工作狀態(tài),運用基波分析法得到LLC變換器的理想工作區(qū)域,為后邊的主電路參數(shù)設(shè)計選型提供了理論依據(jù)。同時對正向運行過程建立了精確的損耗模型。對變壓器副邊同步整流設(shè)計了合理的數(shù)字驅(qū)動方案,進一步提升LLC諧振電路效率。本文設(shè)計的兩級式雙向變換拓撲采用的是分布式控制策略,二者在控制系統(tǒng)上完全解耦,保證變換器始終工作在單位功率因數(shù)狀態(tài)下。根據(jù)設(shè)計指標(biāo)要求,對主電路元件進行參數(shù)計算與設(shè)計;運用擴展描述函數(shù)法(EDF)對LLC諧振電路進行的小信號建模,并由此得出電壓環(huán)被控對象的傳遞函數(shù);設(shè)計補償參數(shù),分析系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能。搭建MATLAB仿真模型對單相全橋AC/DC和雙向LLC諧振變換器進行仿真驗證。搭建了一臺1.8 k W的實驗樣機,對實驗樣機進行調(diào)試運行。實驗結(jié)果表明,該實驗樣機可以實現(xiàn)正向整流充電,兩種模式的功率換向控制以及放電并網(wǎng)等功能,同時也具備良好的動態(tài)響應(yīng)速度和較高的并網(wǎng)效率。
【關(guān)鍵詞】：雙向變換器 LLC諧振 高效率 交錯并聯(lián) 同步整流
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析9-14
• 1.2.1 雙向AC/DC變換器發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 雙向DC/DC變換器發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 基于LLC諧振雙向DC/DC變換器研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 單相全橋AC/DC基本原理及仿真分析15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 PWM雙向AC/DC基本原理及模態(tài)分析15-19
• 2.2.1 單相全橋AC/DC基本原理分析15-16
• 2.2.2 單相全橋AC/DC工作過程分析16-19
• 2.3 單相全橋AC/DC的參數(shù)設(shè)計19-20
• 2.3.1 網(wǎng)側(cè)交流電感的設(shè)計19-20
• 2.3.2 直流側(cè)電容的設(shè)計20
• 2.4 單相全橋AC/DC的仿真與設(shè)計20-24
• 2.4.1 PWM調(diào)制方式的選擇20-21
• 2.4.2 單相全橋AC/DC的控制環(huán)路設(shè)計與仿真21-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 雙向LLC工作特性及損耗分析25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 交錯并聯(lián)LLC諧振方案分析25-26
• 3.3 正向LLC工作特性分析26-29
• 3.3.1 正向LLC工作模態(tài)分析26-28
• 3.3.2 正向LLC直流特性分析28-29
• 3.4 反向LLC工作特性分析29-31
• 3.5 變換器正向運行的損耗模型31-35
• 3.5.1 整流開關(guān)損耗分析31-32
• 3.5.2 輸出穩(wěn)壓電容損耗32-33
• 3.5.3 變壓器損耗33-34
• 3.5.4 MOSFET開關(guān)損耗34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 LLC諧振變換器的控制系統(tǒng)設(shè)計36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 雙向LLC諧振變換器的參數(shù)設(shè)計36-37
• 4.2.1 諧振槽元件的選擇36-37
• 4.2.2 輸出側(cè)同步整流管的選取37
• 4.3 LLC諧振變換器的小信號建模37-43
• 4.4 LLC諧振變換器的補償器設(shè)計與仿真43-47
• 4.4.1 LLC諧振變換器的補償器設(shè)計43-46
• 4.4.2 LLC諧振變換器的仿真分析46-47
• 4.5 本章總結(jié)47-48
• 第5章 系統(tǒng)實驗分析48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 硬件電路設(shè)計48-49
• 5.2.1 驅(qū)動電路48
• 5.2.2 采樣電路48-49
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計49-51
• 5.3.1 系統(tǒng)主程序流程49-50
• 5.3.2 中斷子程序流程50-51
• 5.4 實驗結(jié)果分析51-54
• 5.4.1 正向充電空載軟啟動分析51-52
• 5.4.2 逆變并網(wǎng)分析52
• 5.4.3 零電壓及同步整流分析52-53
• 5.4.4 切載分析53
• 5.4.5 兩路諧振電流分析53-54
• 5.4.6 并網(wǎng)效率測試54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-61
• 致謝61

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本文編號：1102380