本文關(guān)鍵詞：基于開關(guān)電容的三端口直流變換器的研究

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【摘要】：多端口變換器可實現(xiàn)可再生能源輸入源、儲能裝置以及負載的集中功率管理與控制,具有體積成本低、系統(tǒng)效率高、可靠性高等優(yōu)點。在多端口變換器中引入開關(guān)電容技術(shù),可以改善變換器性能。目前提出的開關(guān)電容多輸入拓撲都包含兩個電感,系統(tǒng)的體積、成本和電磁問題顯著增加,且不能實現(xiàn)儲能端口的雙向功率流動。本文基于單電感雙輸入Buck和Boost變換器,利用開關(guān)電容分別構(gòu)造出了幾種新型電路拓撲,其中雙輸入Buck拓撲提高了系統(tǒng)可再生能源端口容錯性,同時降低了儲能輸入源的電壓等級,而雙輸入Boost拓撲提高了輸出升壓能力。論文分別給出了這兩類拓撲的構(gòu)成思想以及開關(guān)電容升壓原理。通過對開關(guān)電容雙輸入Buck和Boost型拓撲進行對比,選擇了一種輸入源串聯(lián)連接的Buck變換器作為載體,利用直接增加電流路徑的方法,得到一種三端口拓撲,實現(xiàn)了儲能單元的雙向功率流動。論文詳細介紹了三端口Buck變換器的三種工作模式,并對各個模式下的輸入輸出關(guān)系進行了推導;分析了變換器的開關(guān)電容升壓性能,充分考慮電路寄生參數(shù),建立了開關(guān)電容充放電模型,給出了電容電壓紋波系數(shù)、充電電流以及充電效率的影響因素;針對可再生能源-蓄電池系統(tǒng)工況,設(shè)計了變換器的能量管理控制方案;為保證系統(tǒng)在三種工作模式下均具有較高的穩(wěn)定性和快速性,分別建立了變換器三種模式下的小信號數(shù)學模型,并利用解耦矩陣對閉環(huán)調(diào)節(jié)器進行了設(shè)計。利用PSIM對三端口Buck變換器的原理和能量管理控制策略進行仿真。同時,在實驗室搭建了一臺負載最大功率為240W的三端口Buck變換器實驗樣機,對變換器主要硬件參數(shù)和軟件程序進行了設(shè)計。仿真和實驗結(jié)果均證明了變換器的可行性以及能量管理的正確性。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1152871