三端口變換器在越來(lái)越多的領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用,如光伏系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、汽車電子領(lǐng)域等,它通常用于連接電壓(流)源、蓄電池(儲(chǔ)能單元)與負(fù)載,并統(tǒng)一對(duì)功率進(jìn)行管理。然而大多數(shù)三端口拓?fù)渫嬖陔娐方Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、沒(méi)有電池充電回路、效率低等缺點(diǎn)。另外,傳統(tǒng)的模擬電源通常使用過(guò)多的模擬器件,使系統(tǒng)的分散性大,穩(wěn)定性差,同時(shí)控制模式單一,設(shè)計(jì)也缺乏靈活性,不便于修改與調(diào)試。本文研究了一種新型的三端口變換器,提出了多模式、多頻率的控制策略與調(diào)制模式,通過(guò)數(shù)字控制的方式實(shí)現(xiàn)靈活的環(huán)路控制,解決了開(kāi)關(guān)管控制邏輯復(fù)雜、環(huán)路的競(jìng)爭(zhēng)嵌套的問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)能量在任意端口的任意流動(dòng)與寬范圍的輸入/輸出電壓比。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化占空比分布與控制環(huán)路,使模式切換更為平滑、穩(wěn)定。針對(duì)一般三端口變換器的缺點(diǎn),本文對(duì)一種新型的三端口拓?fù)溥M(jìn)行了研究,該拓?fù)洳粌H具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的優(yōu)點(diǎn),而且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)端口之間能量的任意流動(dòng),同時(shí)易于進(jìn)行功率拓展。通過(guò)分階段討論變換器的工作狀態(tài),對(duì)變換器的工作原理進(jìn)行研究,利用狀態(tài)空間法建立小信號(hào)模型,再將實(shí)際電路的參數(shù)帶入模型進(jìn)行數(shù)值解分析,得到各個(gè)端口的輸出電壓到占空比的傳遞函數(shù),來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定性分析與補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)。為了使控制更為靈活,應(yīng)用了數(shù)字控制的手段,并給出了13種運(yùn)行模式所對(duì)應(yīng)的控制方式。通過(guò)對(duì)占空比分布進(jìn)行仿真與分析,優(yōu)化了調(diào)制參數(shù)與控制環(huán)路,使模式切換更為平滑、穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)與模塊化架構(gòu)進(jìn)行了討論。針對(duì)數(shù)字控制的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析,包括極限環(huán)振蕩、A/D采樣誤差與內(nèi)在時(shí)間延遲等問(wèn)題,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了三種控制器離散方法的控制效果,選出了最優(yōu)的控制方式來(lái)對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)設(shè)計(jì)了數(shù)字軟啟動(dòng)程序,在電路中未增加任何新元件的基礎(chǔ)上抑制了浪涌電流。搭建實(shí)物系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)試與實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證變換器能實(shí)現(xiàn)寬范圍的輸入/輸出電壓比,能實(shí)現(xiàn)端口間任意方向的能量流動(dòng),通過(guò)模式切換實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證給出的控制策略的靈活性,并對(duì)比優(yōu)化前后的模式切換過(guò)程,驗(yàn)證環(huán)路接管的有效性,最后進(jìn)行輸出切載實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

圖 5-5 三端口變換器驅(qū)動(dòng)電路原理圖實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證以上控制策略的分析，搭建了三端口變換器的硬件測(cè)平臺(tái)，6所示。其中，端口1接電源，端口2接恒流電子負(fù)載，端口三接電阻負(fù)控制依靠DSP28335實(shí)現(xiàn)。圖 5-6 三端口硬件測(cè)試平臺(tái)

5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證以上控制策略的分析，搭建了三端口變換器的硬件測(cè)平臺(tái)，如圖5-6所示。其中，端口1接電源，端口2接恒流電子負(fù)載，端口三接電阻負(fù)載，數(shù)字控制依靠DSP28335實(shí)現(xiàn)。圖 5-6 三端口硬件測(cè)試平臺(tái)表5-1給出了變換器運(yùn)行的主要參數(shù)及指標(biāo)。表 5-1 電路參數(shù)與工作范圍參數(shù) 值端口1電壓 V110~80 V (Typically:30 V)端口2電壓 V210~80 V (Typically:48 V)端口3電壓 V310~80 V (Typically:24 V)開(kāi)關(guān)頻率 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz端口2額定負(fù)載電流端口3電阻4 A額定負(fù)載10Ω端口3電阻功率二極管 Q10Ω1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6IRFP90N20D端口電容 C1，C2，C3470 μF電感 L1, L275 μH

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王愛(ài)玲;房亞民;馮晶;;基于DSP控制的數(shù)字開(kāi)關(guān)電源綜述[J];通信電源技術(shù);2012年01期

2 張南山;;基于DSP的大功率數(shù)字電源產(chǎn)品化研究[J];電源世界;2008年02期

本文編號(hào)：2811561