本文選題：雙有源橋變換器 + 變壓器電流有效值　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：能源危機(jī)的日益嚴(yán)重提高了人們對(duì)可再生能源及其利用技術(shù)的重視，而該技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)電力電子技術(shù)的支持。其中雙向DC-DC變換器作為電源系統(tǒng)的充放電樞紐，，起著至關(guān)重要的作用。 本文選擇雙有源橋變換器(Dual-active bridge converter)這種原件數(shù)量較少、功率密度較高的變換器拓?fù)渥鳛檠芯繉?duì)象，并對(duì)其效率特性進(jìn)行分析研究。首先針對(duì)雙有源橋變換器在不同調(diào)制模式下的工作特性進(jìn)行了深入研究；其次通過(guò)研究雙有源橋變換器的損耗組成和特性明確了影響其損耗的關(guān)鍵因素（變壓器電流有效值）；之后通過(guò)對(duì)比各種調(diào)制模式下的變壓器電流波形選取所有能夠減小變壓器電流有效值的模式，并通過(guò)比較計(jì)算得出全功率范圍內(nèi)最小變壓器電流有效值的優(yōu)化調(diào)制參數(shù)（包括高低壓側(cè)全橋電路輸出電壓等效占空比D1，D2和移相角）計(jì)算方式；為驗(yàn)證計(jì)算的準(zhǔn)確性和優(yōu)化調(diào)制模式的可行性，分別對(duì)變換器移相調(diào)制模式、三角形（梯形）電流調(diào)制模式及參數(shù)優(yōu)化調(diào)制模式進(jìn)行各功率等級(jí)的仿真分析；最后完成了雙有源橋變換器在移相調(diào)制模式、三角電流調(diào)制模式及參數(shù)優(yōu)化調(diào)制模式下的實(shí)驗(yàn)分析及效率對(duì)比測(cè)試，驗(yàn)證了本文中參數(shù)優(yōu)化調(diào)制模式的有效性和可行性。 與以往雙有源橋變換器效率方面的研究相比，本文采用改變變壓器電流波形、減小其有效值來(lái)實(shí)現(xiàn)變換器整體效率的提升；由于不同功率等級(jí)下效率最優(yōu)的調(diào)制模式不完全相同，因此本文給出了在全功率范圍內(nèi)優(yōu)化調(diào)制參數(shù)的計(jì)算方法；此外，在變換器的建模過(guò)程中，本文使用了基于離散時(shí)域的空間狀態(tài)方法來(lái)計(jì)算變換器的控制到輸出傳遞函數(shù)；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了由三片UCC3895構(gòu)成的控制電路以完成對(duì)于三個(gè)參數(shù)變量的控制。實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該電路運(yùn)行良好，本文最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明可以在不加入軟開(kāi)關(guān)的情況下，通過(guò)改變變換器的調(diào)制模式來(lái)提高變換器的整體效率。
[Abstract]:The increasingly serious energy crisis has raised the importance of renewable energy and its utilization technology, and the development of this technology can not be separated from the support of power electronics technology. As a charging and discharging hub of power system, bidirectional DC-DC converter plays an important role. In this paper, Dual-active bridge converters, which are few in number and high in power density, are chosen as the research object, and their efficiency characteristics are analyzed. Firstly, the characteristics of dual active bridge converters under different modulation modes are studied in depth; secondly, the key factors (transformer current RMS value) are determined by studying the loss composition and characteristics of dual active bridge converters. Then, by comparing the transformer current waveforms under various modulation modes, we select all the modes that can reduce the effective value of transformer current. The optimal modulation parameters (including equivalent duty cycle D1D _ 2 and phase-shifting angle) of the minimum transformer current in the full power range are obtained by comparison and calculation. The optimal modulation parameters (including the equivalent duty cycle D1D _ 2 and the phase-shifting angle) of the full-bridge circuit on the high and low voltage side are obtained. In order to verify the accuracy of the calculation and the feasibility of optimizing the modulation mode, the converter phase shift modulation mode, triangular (trapezoidal) current modulation mode and parameter optimized modulation mode are simulated and analyzed respectively. Finally, the experimental analysis and efficiency comparison test of dual-active bridge converter in phase-shift modulation mode, triangular current modulation mode and parameter optimized modulation mode are completed, which verifies the effectiveness and feasibility of the parameter optimization modulation mode in this paper. Compared with the previous research on the efficiency of dual active bridge converters, this paper uses changing transformer current waveform to reduce the effective value to achieve the overall efficiency of the converter. Because the optimal modulation modes at different power levels are not identical, this paper presents a calculation method for optimizing modulation parameters in the full power range. In addition, in the modeling process of the converter, In this paper, a discrete time-domain spatial state method is used to calculate the control to output transfer function of the converter. In the experiment, a control circuit composed of three UCC3895 is designed to control the three parameter variables. The experimental results show that the modulation mode of the converter can be improved by changing the modulation mode of the converter without soft switching.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：2023302