【摘要】：在新能源領(lǐng)域,存在很多低壓大電流的輸入源,燃料電池是一種很典型的低壓大電流輸入源。本文首先根據(jù)燃料電池供電系統(tǒng)的基本特性和要求,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)學者的研究成果,調(diào)研多相大功率隔離型升壓型功率變換器的研究現(xiàn)狀,對比,分析和總結(jié)了多相隔離型變換器的拓撲形式,基本調(diào)制方式,提高效率的軟開關(guān)方法,整流方式等。本文首先基于燃料電池供電系統(tǒng),設(shè)計了適合于燃料電池等低壓大電流輸入源的前級DC/DC變換器,此隔離升壓變換器具備較高的直流電壓增益和較低的輸入電流波動,詳細分析了其穩(wěn)態(tài)工作特性和軟開關(guān)過程.穩(wěn)態(tài)工作過程包括理想情況下的工作模態(tài)分析與加入變壓器寄生參數(shù)后的工作模態(tài)分析,軟開關(guān)過程基于諧振原理,推導(dǎo)開關(guān)器件在理論上實現(xiàn)軟開關(guān)的條件。在穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)上,利用狀態(tài)空間平均法對變換器進行了多狀態(tài)小信號系統(tǒng)建模,得到變換器控制系統(tǒng)的動態(tài)控制模型,并進一步基于經(jīng)典控制理論對平均電流模式下的升壓式半橋變換器進行了電壓電流環(huán)雙閉環(huán)控制器的設(shè)計,使系統(tǒng)具備符合要求的的動靜態(tài)性能,最終將理論設(shè)計的結(jié)果投入matlab平臺,仿真驗證理論設(shè)計的可行性。在理論分析的基礎(chǔ)上進行了功率器件選型,磁性元件電感和變壓器的設(shè)計,電容元件的選型,并進一步設(shè)計了電流電壓采樣電路與開關(guān)器件驅(qū)動電路。在理論分析和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,基于saber仿真軟件,搭建變換器仿真模型,觀測系統(tǒng)的動靜態(tài)性能,仿真結(jié)果與理論分析相一致,驗證了理論設(shè)計的合理性。通過900 W原理樣機實驗測試變換器在實際情況下的動靜態(tài)特性,進一步驗證了理論設(shè)計的可行性。
【圖文】：

圖 2-6 諧振電容為 0.1 μF 仿真結(jié)果圖 2-7 諧振電容為 1 μF 仿真結(jié)果波形可以看出，當諧振電容為 0.1 μF 時，特征阻抗某一開關(guān)的驅(qū)動信號到來之前，對側(cè)開關(guān)管的電壓現(xiàn)了 ZVS 開通。而另一組諧振電容 1 μF 的仿真波形大于設(shè)定好的死區(qū)時間，沒有實現(xiàn) ZVS 開通。結(jié)

- 19 -圖 2-7 諧振電容為 1 μF 仿真結(jié)果波形可以看出，當諧振電容為 0.1 μF 時，特征阻抗某一開關(guān)的驅(qū)動信號到來之前，對側(cè)開關(guān)管的電壓現(xiàn)了 ZVS 開通。而另一組諧振電容 1 μF 的仿真波形大于設(shè)定好的死區(qū)時間，沒有實現(xiàn) ZVS 開通。結(jié)基于時域分析變換器的穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)與模態(tài)，包括變換器模態(tài)分析，理論分析的結(jié)果驗證了設(shè)計目標建模與控制環(huán)路的設(shè)計打下基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 蔣瑋;胡仁杰;黃慧春;;移相控制對稱半橋變換器軟開關(guān)條件[J];電工技術(shù)學報;2011年11期

2 蔣瑋;胡仁杰;黃慧春;;單級隔離升壓半橋DC/DC變換器軟開關(guān)條件研究[J];電力自動化設(shè)備;2011年02期

3 周嘉農(nóng),曾小平;DC-DC開關(guān)變換器的建模與分析的動態(tài)評述[J];華南理工大學學報(自然科學版);2000年08期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 許海平;大功率雙向DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)及其分析理論研究[D];中國科學院研究生院（電工研究所）;2005年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 劉暢;基于PWM控制三相直流變換器的研究[D];南京航空航天大學;2014年

2 馬召鼎;燃料電池用直流變換器的研究[D];重慶大學;2010年

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本文編號：2593673