【摘要】：當(dāng)今社會使用的大部分能源主要來自煤、石油等化石燃料,但化石燃料總會有枯竭的一天,所以,光伏、風(fēng)能等新能源的利用將會飛速發(fā)展并在能源結(jié)構(gòu)中的比重越來越大,雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器是新能源利用系統(tǒng)不可或缺的一部分。基于此背景,本文設(shè)計(jì)了一種雙半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙向DC-DC變換器作為電源電路,變換器通過相移控制方法實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)換器能量流方向的控制;調(diào)節(jié)PWM控制信號的占空比以確保初級側(cè)和次級側(cè)之間的電壓匹配,從而提高轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。本文設(shè)計(jì)了基于遺傳算法整定優(yōu)化得到的分?jǐn)?shù)階PID控制器的控制環(huán)節(jié),并設(shè)計(jì)了前饋控制和負(fù)反饋控制相結(jié)合的控制策略,還實(shí)現(xiàn)了變換器的軟開關(guān)運(yùn)行,從而保證了變換器運(yùn)行時的穩(wěn)定性和魯棒性。本文將首先介紹了變換器的發(fā)展過程、類型等,然后分析了雙半橋拓?fù)涔β孰娐返墓ぷ髟砗凸ぷ鬟^程。然后,闡述了前饋控制與負(fù)反饋控制相結(jié)合的控制策略的工作原理,以及基于遺傳算法優(yōu)化優(yōu)化的分?jǐn)?shù)階PID控制器控制環(huán)節(jié)的原理和優(yōu)點(diǎn)。再下來根據(jù)設(shè)計(jì)變換器的基本工作參數(shù),設(shè)計(jì)了實(shí)際的功率電路和控制電路并制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī);最后,通過樣機(jī)進(jìn)行實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn);本文設(shè)計(jì)的控制策略由Simulink建立的模型驗(yàn)證。通過硬件實(shí)驗(yàn)和模型仿真,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的變換器的可行性。
【圖文】：

所以本文用分?jǐn)?shù)階 PID 控制器替換電流內(nèi)環(huán)中的 PI 環(huán)節(jié)，因此，穩(wěn)定或減小了轉(zhuǎn)換器輸出電壓的干擾，并且降低了轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)時間。 具體原理圖如圖 3.5 所示。DC/DCUiPWMDUo電流分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器電壓PI調(diào)節(jié)器Ur調(diào)制脈沖CLKUctrlUei、 圖 3.5 外 PI 環(huán)節(jié)內(nèi)分?jǐn)?shù)階 PID 環(huán)節(jié)控制策略Fig 3.5 Fractional PID Link Control Strategy in the External PI Link在本設(shè)計(jì)中前饋控制和負(fù)反饋都同時配備了外 PI環(huán)節(jié)內(nèi)分?jǐn)?shù)階PID環(huán)節(jié)控制策略，這樣有效的提高了變換器兩個方向的穩(wěn)定性。針對外 PI 環(huán)節(jié)內(nèi)分?jǐn)?shù)階 PID 環(huán)節(jié)控制策略的 Simulink 仿真模型如圖 3.6 所示。

= = （4-5）根據(jù)式（3-21）可以推出漏感 的表達(dá)式，如式（4-6）所示。 = 2 ( ) 2 2 （4-6）式中 為變換器的功率等級 400W；效率 取值為 0.9； 為變換器原邊和副邊之間的相位差，因?yàn)榉治龅臑檎蚬ぷ髂Ｊ�，所以取值范圍�?；直流母線側(cè)電壓輸入額定值為 400V；開關(guān)周期 T 為 。然后以占空比 為橫坐標(biāo)，以相位差 為縱坐標(biāo)，以漏感值 為豎坐標(biāo)。然后，用 MATLAB 繪制了漏感 與占空比 和相位差 的關(guān)系圖像，如圖 4.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2679563