當(dāng)前,環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題是全球面臨的主要問(wèn)題。為了滿足低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,雙向DC-DC變換器作為一種可以進(jìn)行能量雙向流動(dòng)的端口,被廣泛的應(yīng)用到儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)、航天等領(lǐng)域。本論文針對(duì)基于超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙向變換技術(shù)進(jìn)行了如下的研究。大功率場(chǎng)合,磁性器件的使用受到很大的限制,隔離型雙向DC-DC變換器難以應(yīng)用。對(duì)此,本文采用非隔離的多重化雙向Buck/Boost變換器為主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。首先,本文介紹了采用多重化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以減小電感電流紋波、減小開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力的優(yōu)勢(shì)。分析并研究?jī)芍鼗歉綦x的雙向Buck/Boost變換器的工作原理。為了使系統(tǒng)可以工作在高功率、大電流環(huán)境,使電路上下橋臂開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)電路的軟開(kāi)關(guān)功能、減小電路的損耗。其次,以兩重化非隔離的雙向Buck/Boost變換器為例,對(duì)其主參數(shù)進(jìn)行計(jì)算、選擇。在電子元器件工作時(shí),高的溫度環(huán)境對(duì)于元器件工作的可靠性、穩(wěn)定性、工作壽命會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。針對(duì)傳統(tǒng)熱分析計(jì)算周期長(zhǎng)、結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題,故本文采用ANYSYS有限元分析軟件來(lái)觀察IGBT,電感的發(fā)熱情況。最后,本文針對(duì)多重化電路提出了一種基于峰值電流控制的新型控制方式,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IGBT模塊結(jié)構(gòu)圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-30-圖3-2IGBT模塊結(jié)構(gòu)圖圖3-3IGBT幾何模型表3-4IGBT模塊幾何尺寸與材料參數(shù)結(jié)構(gòu)名稱(chēng)長(zhǎng)（mm）寬（mm）高（mm）導(dǎo)熱系數(shù)Km/W密度(kg/m3)比熱容℃kg/J基板2326033988900390襯板下焊料Sn/Pb204520.2249000170（DBC）下銅箔層204520.33988900390（DBC）陶瓷層212540.4273600840（DBC）上銅箔層192480.33988900390芯片下焊料12120.2339000225芯片12120.31572330703

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-31-本課題所用IGBT模塊其內(nèi)部由兩個(gè)IGBT子單元構(gòu)成半橋結(jié)構(gòu)，每個(gè)IGBT子單元包括了四個(gè)IGBT芯片。對(duì)該模塊進(jìn)行ANSYS熱仿真分析，繪制其幾何模型圖和幾何尺寸如圖3-3，表3-4所示。(2)IGBT熱分析由前文計(jì)算當(dāng)工作在額定電壓280V，額定電流10A時(shí)，對(duì)于硬開(kāi)關(guān)條件每個(gè)IGBT損耗為200.1W，所以每個(gè)IGBT芯片上施加的熱生成體載荷為：IGBT93IGBT/4200.1/41.1610W/m0.0120.0120.0003PQV(3-28)觀察硬開(kāi)關(guān)條件下IGBT長(zhǎng)時(shí)間工作下的情況，仿真時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為1min，熱生成載荷體施加時(shí)間為40s。作用在IGBT芯片上。散熱方式選擇風(fēng)冷散熱，設(shè)置外部環(huán)境為28℃。對(duì)選擇的IGBT模型施加熱載荷并設(shè)置相應(yīng)的邊界條件，得到其40s時(shí)的截面溫度場(chǎng)分布圖，如圖3-4所示。圖3-4IGBT芯片截面溫度場(chǎng)分布圖通過(guò)觀察IGBT芯片的溫度場(chǎng)分布繪制相應(yīng)的芯片溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線如圖3-5所示。觀察圖中曲線，在40s之前由于施加熱載荷，IGBT的芯片溫度近似成線形上升，并在40s達(dá)到最高值105℃，隨后溫度下降。工作在硬開(kāi)關(guān)的條件下，內(nèi)部芯片溫度上升可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。軟開(kāi)關(guān)的工作方式不但可以減少損耗還可以保證開(kāi)關(guān)器件工作的穩(wěn)定性和其使用壽命。

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