本文關鍵詞：基于DSP控制的兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器研究

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【摘要】：目前全世界的污染問題越來越嚴重,能源也越來越匱乏,所以人們需要在環(huán)保和節(jié)約能源上做出巨大的貢獻。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,混合動力汽車的使用引起了人們的廣泛關注,而雙向DC-DC變換器是混合動力汽車能量管理系統(tǒng)中的關鍵單元,它不僅可以減少能源的使用量,而且還能減少汽車尾氣的排放。所以,研制出一種高效率、動態(tài)響應快的雙向DC-DC變換器有著重大的意義。首先,本文根據(jù)混合動力汽車中雙向DC-DC變換器的設計要求,選擇電壓應力較小的拓撲結構來進行研究,根據(jù)多重化并聯(lián)的特點,可以將兩個雙向半橋DC-DC變換器并聯(lián)起來組成一個兩相交錯并聯(lián)式雙向DC-DC變換器,對該拓撲結構應用在混合動力汽車中的優(yōu)勢進行說明,并對該變換器的工作模式進行分析和相應參數(shù)的設計。接著,當變換器工作在不同的模式時,分別采取狀態(tài)空間平均法來建立其相應模式下的數(shù)學模型,在這個模型上設計出不同模式下的雙閉環(huán)PI控制器,在MATLAB中畫出其伯德圖,并進行仿真分析,進而驗證本文控制器的正確性。面對實驗過程中出現(xiàn)響應速度慢的缺點,本文采用了在電壓外環(huán)添加模糊控制來優(yōu)化PID參數(shù),通過MATLAB來建立其仿真模型,實驗結果表明這種控制方法不僅提高了動態(tài)響應速度,而且使系統(tǒng)的控制精度更高。最后,本文根據(jù)前面研究的基礎搭建一個小功率變換器的實驗平臺,并對該控制系統(tǒng)中的硬件和軟件做出簡要的介紹,經(jīng)過調(diào)試后,得出了在電壓外環(huán)使用模糊PID控制時的輸出電流紋波,做出了相應模式下的動態(tài)性能實驗,并測出了Boost模式時變換器的工作效率,實驗結果證明,本文在電壓外環(huán)使用模糊PID控制變換器的運行是可行的。
【關鍵詞】：雙向DC-DC變換器 交錯并聯(lián) 小信號模型 模糊PID控制 數(shù)字控制
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 課題研究的背景及其意義8-9
• 1.1.1 課題研究的背景8-9
• 1.1.2 課題研究的意義9
• 1.2 雙向DC-DC變換器的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 雙向DC-DC變換器的應用現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 雙向DC-DC變換器拓撲結構的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 雙向DC-DC變換器控制方式的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容13-15
• 第2章 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器拓撲結構的研究與參數(shù)的設計15-22
• 2.1 混合動力汽車中雙向DC-DC變換器的設計要求15
• 2.2 雙向DC-DC變換器拓撲結構的選擇15-17
• 2.3 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器工作模式分析17-20
• 2.3.1 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器升壓模式17-19
• 2.3.2 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器降壓模式19-20
• 2.4 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器參數(shù)的設計20-21
• 2.4.1 儲能電感L的設計20-21
• 2.4.2 輸入輸出濾波電容的設計21
• 2.4.3 功率開關器件的選取21
• 2.5 本章小結21-22
• 第3章 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器模型的建立及控制器設計22-36
• 3.1 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器的控制方式22-23
• 3.2 BOOST模式建模及控制器設計23-30
• 3.2.1 兩相交錯并聯(lián)Boost電路的建模23-27
• 3.2.2 兩相交錯并聯(lián)Boost電路PI控制器的設計27-30
• 3.3 BUCK模式建模及控制器設計30-35
• 3.3.1 兩相交錯并聯(lián)Buck電路的建模30-33
• 3.3.2 兩相交錯并聯(lián)Buck電路PI控制器的設計33-35
• 3.4 本章小結35-36
• 第4章 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器改進控制器的設計與仿真分析36-44
• 4.1 模糊PID控制的應用36
• 4.2 模糊PID控制器的設計36-40
• 4.2.1 模糊變量的選取及其隸屬度函數(shù)的分布37-38
• 4.2.2 模糊控制規(guī)則庫的設計38-40
• 4.2.3 模糊化和解模糊40
• 4.3 仿真結果分析40-43
• 4.4 本章小結43-44
• 第5章 兩相交錯并聯(lián)雙向DC-DC變換器軟硬件設計和實驗分析44-55
• 5.1 數(shù)字控制系統(tǒng)總體結構框架的設計44-45
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件電路的設計45-48
• 5.2.1 MOSFET驅動電路設計45-46
• 5.2.2 電壓采樣電路的設計46-47
• 5.2.3 電流采樣電路的設計47-48
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件的設計48-50
• 5.3.1 主程序設計48-49
• 5.3.2 ADC程序設計49-50
• 5.3.3 模糊PID控制程序設計50
• 5.4 實驗結果分析50-54
• 5.4.1 實驗波形分析51-53
• 5.4.2 實驗效率分析53-54
• 5.5 本章小結54-55
• 第6章 總結與展望55-56
• 6.1 全文工作總結55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻56-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文60
• 攻讀碩士學位期間獲得的獎項60

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1 石季英;劉建華;曹明增;李紅艷;;交錯并聯(lián)技術在無損電阻中的應用[J];計算機仿真;2007年05期

2 陳文明;黃如海;謝少軍;;交錯并聯(lián)Boost PFC變換器設計[J];電源學報;2011年04期

3 田密;南余榮;羅R，

本文編號：1124215