用于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的三半橋隔離式雙向DC-DC變換器的研究.pdf

1、超級電容器與蓄電池的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在電動(dòng)汽車和分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，近年來引起了廣泛關(guān)注。為了使混合儲(chǔ)能裝置，主電源與負(fù)載之間有效地結(jié)合起來，目前大多數(shù)情況下都是使用多個(gè)單輸入DC/DC變換器來作為接口電路。然而，通過使用具有多個(gè)連接端口的集成功率變換器(被定義為多端口DC/DC變換器，或多輸入DC/DC變換器)來取代原來的單輸入DC-DC變換器，僅通過一個(gè)電力電子變換器就實(shí)現(xiàn)了各種可再生能源發(fā)電設(shè)備，儲(chǔ)能裝置與負(fù)載之間的有效

2、結(jié)合，在近年來成為研究熱點(diǎn)。 到現(xiàn)在為止，國內(nèi)外已經(jīng)對多輸入變換器進(jìn)行了有限的研究，但是所提出的電路拓?fù)涠季哂泄β柿鲃?dòng)單向，無電氣隔離，硬開關(guān)，元器件數(shù)目多，效率低以及控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到限制。本文針對多端口變換器在混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用問題，在對這些變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較的基礎(chǔ)上，選擇使用三半橋DC/DC變換器來作為蓄電池-超級電容器混合儲(chǔ)能的接口電路。 文中結(jié)合三半橋(THB)雙向DC/DC變換器在燃料

3、電池電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用，從正向(Boost)和反向(Buck)兩種模式對變換器拓?fù)涞墓ぷ髟?、換流過程、穩(wěn)態(tài)輸出特性和軟開關(guān)條件進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并且利用saber2007軟件對電路在兩種模式下的穩(wěn)態(tài)工況和軟開關(guān)特性進(jìn)行仿真研究。 本文還致力于研究三半橋DC/DC變換器的數(shù)學(xué)建模和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過引入開關(guān)函數(shù)建立三半橋變換器的簡化、降階型狀態(tài)空間平均數(shù)學(xué)模型和線性小信號模型，并且以該小信號模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建了變換器的雙

4、閉環(huán)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，通過波特圖進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。由于電流內(nèi)環(huán)系統(tǒng)兩個(gè)輸入端之間存在相互干擾，文中通過進(jìn)行解耦網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)輸入電感電流的獨(dú)立控制。本文還利用Matlab/simulink軟件，通過仿真證明了所設(shè)計(jì)的變換器控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。 文中最后進(jìn)行了三半橋DC/DC變換器硬件電路和數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研制出以TMS320LF2407A型DSP芯片為控制內(nèi)核，功率為2kW的三半