本文關鍵詞：UPS中雙向DC-DC變換器的拓撲改進及其效率提高研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：雙向DC-DC變換器實現(xiàn)了能量的雙向流動,功能上等同于兩個單向DC-DC變換器,使系統(tǒng)具有高功率密度及低成本等優(yōu)勢,已應用于不間斷電源(UPS)、電動汽車、光伏發(fā)電、多端口供電等能量雙向傳遞的系統(tǒng),成為近年來國內外研究的熱點。本文針對在線式低成本UPS應用,對其中的雙向DC-DC變換器設計及其效率改善展開研究。傳統(tǒng)電流型推挽全橋拓撲不能實現(xiàn)在線式UPS的開機軟啟動及空、輕載下的穩(wěn)定運行,本文在該拓撲基礎上加入電感副邊線圈及兩個續(xù)流二極管,來使推挽管工作在任意占空比狀態(tài),從而滿足UPS中雙向DC-DC變換器的設計要求。論文對改進后拓撲的工作過程進行仿真,驗證改進拓撲的可行性。為了提高變換器性能,對系統(tǒng)進行反饋補償設計。利用狀態(tài)空間平均法對系統(tǒng)進行小信號建模,根據(jù)傳遞函數(shù)求取電壓外環(huán)、電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制補償參數(shù),并通過頻域和時域仿真驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。磁性元件和開關管損耗是影響變換器效率的主要因素。為了改善雙向DC-DC效率,論文從高頻變壓器和新型開關器件兩方面展開分析。對高頻變壓器,本文利用Maxwell軟件仿真不同繞組排列方式下的變壓器損耗,來選擇更優(yōu)的繞組排列方式,從而減小變壓器繞組損耗,提高變換器效率。對新型開關器件,本文利用碳化硅金屬-氧化物半導體場效應晶體管(SIC MOSFET)替代目前使用的普通SI MOSFET或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)來減少開關管損耗,提高變換器效率。最后,制作、調試樣機來驗證設計的可行性。實驗結果表明改進后的拓撲可以實現(xiàn)開機軟啟動及不同負載下系統(tǒng)的雙向穩(wěn)定運行,達到了預期的設計目標。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46

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本文編號：1331617