本文關(guān)鍵詞：雙有源全橋雙向DC-DC變換器典型拓撲研究

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【摘要】：本文介紹了雙有源全橋雙向DC-DC變換器(Dual Active Bridge, DAB)的應(yīng)用背景和研究現(xiàn)狀,表明其作為核心電路廣泛應(yīng)用于分布式電源并網(wǎng)和電力電子變壓器中的發(fā)展趨勢。重點研究了電壓源型、電流源型、諧振型三種典型DAB拓撲及相應(yīng)的移相控制策略,深入分析了變換器的功率傳輸特性,軟開關(guān)特性和功率回流特性,并完成了三種典型拓撲的對比分析。建立了電壓源型雙有源全橋雙向DC-DC變換器的高頻等效模型。為了解決單移相控制下在端電壓不匹配時存在的軟開關(guān)區(qū)域窄,無功功率大等問題,采用基于初、次級伏秒面積平衡的新型拓展移相控制,該控制方式能夠增強功率調(diào)節(jié)的靈活性,便于閉環(huán)控制實現(xiàn),同時拓展了軟開關(guān)范圍,減小了系統(tǒng)的電流應(yīng)力和回流功率。電流源型雙有源全橋雙向DC-DC變換器適合于對電流紋波要求較高的場合。通過對次級全橋的PWM占空比控制,相當(dāng)于在電路中加入一個電子變壓器,在變換器端電壓波動時能夠保持初、次級交流電壓幅值匹配,降低漏感電流峰值。在此基礎(chǔ)上提出一種雙PWM加移相控制,通過對占空比和移相比的解耦控制,實現(xiàn)了寬電壓范圍內(nèi)的軟開關(guān),減小了系統(tǒng)的環(huán)流損耗。通過對LCL諧振網(wǎng)絡(luò)的基本特性研究,將其應(yīng)用到LCL諧振型雙有源全橋雙向DC-DC變換器中。在雙移相控制下使得初、次級全橋交流電壓和電流保持同相位,基本可以消除無功功率和回流功率。在時域波形分析的基礎(chǔ)上,建立了各次諧波交流等效模型,推導(dǎo)了諧振腔各波形的定量表達式,計算了各次諧波傳輸功率相對于基波傳輸有功功率的比值,并通過基波近似法進一步研究了變換器的功率傳輸特性。在變換器工作原理和參數(shù)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上,研制了額定功率為3.6kW的雙有源全橋雙向DC-DC變換器通用實驗平臺。特征波形、回流功率的實驗結(jié)果與理論分析吻合良好。針對變換器運行在輸入、輸出電壓不匹配工況下出現(xiàn)的共性問題,上述移相控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)寬電壓、寬負載范圍內(nèi)的軟開關(guān),減小系統(tǒng)的電流應(yīng)力、回流功率,提高變換器的運行效率。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46

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本文編號：1193120