用于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙向DC/DC變換器研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-15 14:44
隨著社會(huì)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)負(fù)荷持續(xù)增加、新能源接入占比擴(kuò)大、調(diào)峰手段有限等方方面面問(wèn)題,這些問(wèn)題對(duì)我們的生活造成了非常大的隱患。各種要求比較高的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已預(yù)算在電力系統(tǒng)建設(shè)中,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)里的主要作用是削峰填谷進(jìn)而緩解供電中用電負(fù)荷不穩(wěn)定的矛盾、提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性,安全性進(jìn)而提高供電質(zhì)量,有利于可再生能源的廣泛應(yīng)用。雙向DC/DC變換器是整個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心單元,雙向DC/DC變換器的效果決定著著整個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的質(zhì)量。因此,對(duì)其進(jìn)行研究有很重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以雙極型儲(chǔ)能系統(tǒng)中雙向DC/DC變換器作為重點(diǎn)研究對(duì)象,查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),確定了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo),選用非隔離型的雙向半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)介紹了 BUCK,BOOST工作原理并利用狀態(tài)空間平均法推導(dǎo)了其小信號(hào)模型為后面的控制器的設(shè)計(jì)作了鋪墊。重點(diǎn)研究了蓄電池充放電的控制策略,利用電流環(huán)完成了對(duì)電池的恒流充放電模式的設(shè)計(jì),利用外環(huán)電壓環(huán)和內(nèi)環(huán)電流環(huán)雙閉環(huán)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池的恒壓充電,并設(shè)計(jì)了 PI控制器的參數(shù),最后利用MTALAB仿真軟件搭建仿真模型進(jìn)而驗(yàn)證了控制器參數(shù)設(shè)計(jì)的可行性。本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中雙向DC...
【文章來(lái)源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】:72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1.2.2 雙向DC/DC變換器的控制方法
1.2.3 雙向DC/DC變換器的建模方法
1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
2 雙向DC/DC變換器工作原理與小信號(hào)模型的建立
2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)特性的分析
2.2 雙向DC/DC變換器拓?fù)溥x定
2.3 雙向DC/DC變換器工作原理
2.3.1 BUCK模式分析
2.3.2 BOOST模式分析
2.4 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立
2.4.1 BUCK工作模式小信號(hào)模型
2.4.2 BOOST工作模式小信號(hào)模型
2.5 本章小結(jié)
3 雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
3.1 雙向DC/DC變換器的控制原理
3.2 恒流充電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.3 恒壓充電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.4 恒流放電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.5 雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)仿真
3.5.1 穩(wěn)態(tài)仿真分析
3.5.2 動(dòng)態(tài)仿真分析
3.6 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案
4.2 主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)
4.2.1 主功率器件的選擇
4.2.2 濾波電感L和兩側(cè)電容的確定
4.3 控制電路的設(shè)計(jì)
4.3.1 檢測(cè)與調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
4.3.2 保護(hù)電路設(shè)計(jì)
4.3.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
4.4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4.4.1 系統(tǒng)主程序及子程序的設(shè)計(jì)
4.4.2 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)
4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與期望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用與展望[J]. 董曉文,何維國(guó),蔣心澤,王佳斌,錢(qián)晨巍. 供用電. 2011(01)
[2]大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[J]. 李戰(zhàn)鷹,胡玉峰,吳俊陽(yáng). 南方電網(wǎng)技術(shù). 2010(05)
[3]MW級(jí)電池儲(chǔ)能站在電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 史正軍,李勇琦. 科技風(fēng). 2010(19)
[4]一種雙閉環(huán)控制隔離Boost變換器起動(dòng)控制策略[J]. 梁永春,許麗川,嚴(yán)仰光. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2010(24)
[5]多重化雙向DC-DC變換器在DCM狀態(tài)下電感電流紋波研究[J]. 張驍,宋義超. 船電技術(shù). 2010(06)
[6]電池儲(chǔ)能技術(shù)在35kV航頭變電站的示范應(yīng)用[J]. 張學(xué)慶. 上海電力. 2008(05)
[7]電動(dòng)汽車(chē)對(duì)稱半橋DC/DC變換器的建模和控制[J]. 王成悅,張興,楊淑英,謝震. 電力電子技術(shù). 2008(10)
[8]電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 孔令怡,廖麗瑩,張海武,趙家萬(wàn). 電氣開(kāi)關(guān). 2008(05)
[9]多重化雙向DC-DC變換器PI滑模變結(jié)構(gòu)控制策略研究[J]. 陳明,汪光森,馬偉明. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2008(04)
[10]一種獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)雙向變換器的控制策略[J]. 廖志凌,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2008(01)
博士論文
[1]數(shù)字移相控制隔離型半橋雙向DC/DC變換器研究[D]. 馬學(xué)軍.華中科技大學(xué) 2005
[2]大功率雙向DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其分析理論研究[D]. 許海平.中國(guó)科學(xué)院研究生院(電工研究所) 2005
碩士論文
[1]基于DSP的交錯(cuò)并聯(lián)雙向DC/DC變換器研究[D]. 楊剛.西南交通大學(xué) 2015
[2]用于儲(chǔ)能系統(tǒng)的多重化雙向DC/DC變換器的研究[D]. 汪銘.華中科技大學(xué) 2014
[3]雙向DC/DC變換器的數(shù)字控制研究與設(shè)計(jì)[D]. 曹旭.武漢理工大學(xué) 2013
[4]用于電動(dòng)汽車(chē)的交錯(cuò)并聯(lián)雙向DC/DC變換器設(shè)計(jì)[D]. 孫文.浙江大學(xué) 2012
[5]非理想DC-DC開(kāi)關(guān)變換器的建模分析與仿真[D]. 程心.合肥工業(yè)大學(xué) 2009
[6]DC/DC變換器的模糊控制方法研究[D]. 夏順貴.江南大學(xué) 2008
[7]非線性控制策略在DC-DC電力電子變換器中的應(yīng)用[D]. 閆媛媛.山東大學(xué) 2007
[8]推挽全橋雙向DC-DC變換器的研究[D]. 錢(qián)荔.南京航空航天大學(xué) 2007
[9]風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充放電控制器的研究[D]. 鐘勇.合肥工業(yè)大學(xué) 2006
[10]基于DSP控制的PWM型開(kāi)關(guān)電源的研究與開(kāi)發(fā)[D]. 崔德友.大連理工大學(xué) 2006
本文編號(hào):2918460
【文章來(lái)源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】:72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 雙向DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1.2.2 雙向DC/DC變換器的控制方法
1.2.3 雙向DC/DC變換器的建模方法
1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
2 雙向DC/DC變換器工作原理與小信號(hào)模型的建立
2.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)特性的分析
2.2 雙向DC/DC變換器拓?fù)溥x定
2.3 雙向DC/DC變換器工作原理
2.3.1 BUCK模式分析
2.3.2 BOOST模式分析
2.4 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立
2.4.1 BUCK工作模式小信號(hào)模型
2.4.2 BOOST工作模式小信號(hào)模型
2.5 本章小結(jié)
3 雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
3.1 雙向DC/DC變換器的控制原理
3.2 恒流充電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.3 恒壓充電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.4 恒流放電模式下的控制器設(shè)計(jì)
3.5 雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)仿真
3.5.1 穩(wěn)態(tài)仿真分析
3.5.2 動(dòng)態(tài)仿真分析
3.6 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案
4.2 主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)
4.2.1 主功率器件的選擇
4.2.2 濾波電感L和兩側(cè)電容的確定
4.3 控制電路的設(shè)計(jì)
4.3.1 檢測(cè)與調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
4.3.2 保護(hù)電路設(shè)計(jì)
4.3.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
4.4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4.4.1 系統(tǒng)主程序及子程序的設(shè)計(jì)
4.4.2 系統(tǒng)控制算法的實(shí)現(xiàn)
4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與期望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用與展望[J]. 董曉文,何維國(guó),蔣心澤,王佳斌,錢(qián)晨巍. 供用電. 2011(01)
[2]大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究[J]. 李戰(zhàn)鷹,胡玉峰,吳俊陽(yáng). 南方電網(wǎng)技術(shù). 2010(05)
[3]MW級(jí)電池儲(chǔ)能站在電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 史正軍,李勇琦. 科技風(fēng). 2010(19)
[4]一種雙閉環(huán)控制隔離Boost變換器起動(dòng)控制策略[J]. 梁永春,許麗川,嚴(yán)仰光. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2010(24)
[5]多重化雙向DC-DC變換器在DCM狀態(tài)下電感電流紋波研究[J]. 張驍,宋義超. 船電技術(shù). 2010(06)
[6]電池儲(chǔ)能技術(shù)在35kV航頭變電站的示范應(yīng)用[J]. 張學(xué)慶. 上海電力. 2008(05)
[7]電動(dòng)汽車(chē)對(duì)稱半橋DC/DC變換器的建模和控制[J]. 王成悅,張興,楊淑英,謝震. 電力電子技術(shù). 2008(10)
[8]電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 孔令怡,廖麗瑩,張海武,趙家萬(wàn). 電氣開(kāi)關(guān). 2008(05)
[9]多重化雙向DC-DC變換器PI滑模變結(jié)構(gòu)控制策略研究[J]. 陳明,汪光森,馬偉明. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2008(04)
[10]一種獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)雙向變換器的控制策略[J]. 廖志凌,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2008(01)
博士論文
[1]數(shù)字移相控制隔離型半橋雙向DC/DC變換器研究[D]. 馬學(xué)軍.華中科技大學(xué) 2005
[2]大功率雙向DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其分析理論研究[D]. 許海平.中國(guó)科學(xué)院研究生院(電工研究所) 2005
碩士論文
[1]基于DSP的交錯(cuò)并聯(lián)雙向DC/DC變換器研究[D]. 楊剛.西南交通大學(xué) 2015
[2]用于儲(chǔ)能系統(tǒng)的多重化雙向DC/DC變換器的研究[D]. 汪銘.華中科技大學(xué) 2014
[3]雙向DC/DC變換器的數(shù)字控制研究與設(shè)計(jì)[D]. 曹旭.武漢理工大學(xué) 2013
[4]用于電動(dòng)汽車(chē)的交錯(cuò)并聯(lián)雙向DC/DC變換器設(shè)計(jì)[D]. 孫文.浙江大學(xué) 2012
[5]非理想DC-DC開(kāi)關(guān)變換器的建模分析與仿真[D]. 程心.合肥工業(yè)大學(xué) 2009
[6]DC/DC變換器的模糊控制方法研究[D]. 夏順貴.江南大學(xué) 2008
[7]非線性控制策略在DC-DC電力電子變換器中的應(yīng)用[D]. 閆媛媛.山東大學(xué) 2007
[8]推挽全橋雙向DC-DC變換器的研究[D]. 錢(qián)荔.南京航空航天大學(xué) 2007
[9]風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充放電控制器的研究[D]. 鐘勇.合肥工業(yè)大學(xué) 2006
[10]基于DSP控制的PWM型開(kāi)關(guān)電源的研究與開(kāi)發(fā)[D]. 崔德友.大連理工大學(xué) 2006
本文編號(hào):2918460
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