高頻隔離型半橋雙向DC-DC變換器的研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、石油、煤炭等傳統(tǒng)資源的日益減少，促使我們使用更多的新能源。但是新能源發(fā)電的大量接入對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量帶來了空前挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可以減小新能源發(fā)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響，同時(shí)可以將乏鋰電池應(yīng)用到儲(chǔ)能系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)鋰電池的梯次化利用。作為鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要部分，雙向直流變換器成為了研究重點(diǎn)。
　　本文依托于北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“光伏并網(wǎng)用統(tǒng)一功率控制裝備及直流微網(wǎng)技術(shù)研究與示范應(yīng)用(D1311004002013003)”。本文

2、將高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器應(yīng)用到鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，通過移相控制實(shí)現(xiàn)電池的充放電。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先對(duì)雙向直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、建模方法、應(yīng)用現(xiàn)狀、控制技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析和比較。結(jié)合課題實(shí)際需要，選擇了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器作為研究對(duì)象。詳細(xì)介紹了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的工作原理，對(duì)穩(wěn)態(tài)輸出特性進(jìn)行了理論分析;根據(jù)實(shí)驗(yàn)室低壓物理模型設(shè)計(jì)了主電路參數(shù)，對(duì)變換器在Boost和Buck模

3、式下的穩(wěn)態(tài)工況和進(jìn)行仿真研究;推導(dǎo)了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的軟開關(guān)條件，并用仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次對(duì)高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的數(shù)學(xué)建模和控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。推導(dǎo)了狀態(tài)空間平均數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行降階和簡(jiǎn)化處理;建立了簡(jiǎn)化狀態(tài)空間平均數(shù)學(xué)模型和線性小信號(hào)模型，并且以該小信號(hào)模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建了變換器電壓閉環(huán)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu);通過波特圖和單位沖擊響應(yīng)進(jìn)行電壓環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化;并且對(duì)高頻隔離型半橋雙向DC/DC

4、變換器的雙向控制策略、移相角控制策略、占空比控制策略、控制模式進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　　最后對(duì)高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的控制系統(tǒng)、采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。以TMS320F28335型DSP芯片為控制核心，設(shè)計(jì)了功率為700W的高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過DSP實(shí)現(xiàn)了數(shù)字移相，并在樣機(jī)上對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器拓?fù)渚哂辛己玫姆€(wěn)態(tài)工作特性，功率開關(guān)管能夠