微電網(wǎng)用雙向DC-DC變換器損耗及效率優(yōu)化研究.pdf

1、雙向DC/DC變換器作為微電網(wǎng)系統(tǒng)電力儲能環(huán)節(jié)的重要組成部分，對微電網(wǎng)穩(wěn)定運行非常重要，而其損耗和效率直接關(guān)系到變換器能否健康運行，同時與經(jīng)濟效益密切相關(guān)，因此研究微電網(wǎng)用雙向DC/DC變換器的損耗和效率問題具有很高的實用價值。本文以一臺雙向DC/DC樣機主電路為效率優(yōu)化對象，針對功率器件、磁性元件和濾波電容三類器件在實際電路中所存在的損耗問題，開展了雙向DC/DC變換器的損耗及效率優(yōu)化的研究。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　 設(shè)計

2、出了滿足樣機指標(biāo)的雙向DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用常規(guī)計算方法，從實現(xiàn)DC/DC基本功能出發(fā)，計算出了主電路各部分參數(shù)，包括高頻變壓器、反激繞組、濾波電容和功率器件。所設(shè)計的電路拓?fù)浜蛥?shù)將作為損耗和效率優(yōu)化研究的對象和入口參數(shù)。
　　 分析了快恢二極管和IGBT的開關(guān)過程，得出了其損耗的近似表達式和影響因素，并對硬開關(guān)雙向DC/DC進行了功率器件損耗實驗。采用有損緩沖和軟開關(guān)這兩種損耗優(yōu)化方案，并做實驗對比，重點討論了充電

3、ZVZCS和放電ZVS軟開關(guān)實現(xiàn)條件和主要電路模態(tài)，提出了軟開關(guān)輔助參數(shù)迭代優(yōu)化策略，得出了優(yōu)化結(jié)果，并通過實驗證明了該參數(shù)迭代優(yōu)化方法的正確性。
　　 討論了磁芯損耗和繞組損耗的產(chǎn)生原因和影響因素，分析了雙向DC/DC變換器中變壓器和反激繞組的工作波形與損耗計算方法，并對雙向DC/DC進行了磁性元件損耗實驗。提出了變壓器和反激繞組的損耗優(yōu)化方案，并進行了實驗對比，從發(fā)熱、效率、成本和體積等方面綜合考慮，選擇出了最優(yōu)的解決方案，

4、使變換器性能顯著提升。
　　 分析了電容等效損耗模型，得出了雙向DC/DC兩個濾波電容的不同的損耗表達式，并進行了濾波電容損耗實驗。提出了三種濾波電容的損耗優(yōu)化方案，并從損耗、整機效率、紋波電壓、成本和體積等多方面進行了實驗對比，確定了綜合性能最優(yōu)的方案，同時實現(xiàn)了電容低溫升、高效率、低紋波、低成本和小體積。
　　 綜上所述，本文以微電網(wǎng)用雙向DC/DC變換器為優(yōu)化對象，提出了功率器件、磁性元件和電容損耗的優(yōu)化方法，采用