【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(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)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(duì)比,分析和總結(jié)了多相隔離型變換器的拓?fù)湫问?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(jì)了適合于燃料電池等低壓大電流輸入源的前級(jí)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(dòng),詳細(xì)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(shí)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(duì)變換器進(jìn)行了多狀態(tài)小信號(hào)系統(tǒng)建模,得到變換器控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制模型,并進(jìn)一步基于經(jīng)典控制理論對(duì)平均電流模式下的升壓式半橋變換器進(jìn)行了電壓電流環(huán)雙閉環(huán)控制器的設(shè)計(jì),使系統(tǒng)具備符合要求的的動(dòng)靜態(tài)性能,最終將理論設(shè)計(jì)的結(jié)果投入matlab平臺(tái),仿真驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的可行性。在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功率器件選型,磁性元件電感和變壓器的設(shè)計(jì),電容元件的選型,并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了電流電壓采樣電路與開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路。在理論分析和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,基于saber仿真軟件,搭建變換器仿真模型,觀測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能,仿真結(jié)果與理論分析相一致,驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)的合理性。通過900 W原理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試變換器在實(shí)際情況下的動(dòng)靜態(tài)特性,進(jìn)一步驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)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(dāng)諧振電容為 0.1 μF 時(shí)，特征阻抗某一開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來(lái)之前，對(duì)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(shí)間，沒有實(shí)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(dāng)諧振電容為 0.1 μF 時(shí)，特征阻抗某一開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來(lái)之前，對(duì)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(shí)間，沒有實(shí)現(xiàn) ZVS 開通。結(jié)基于時(shí)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(yàn)證了設(shè)計(jì)目標(biāo)建模與控制環(huán)路的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
【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】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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2 蔣瑋;胡仁杰;黃慧春;;單級(jí)隔離升壓半橋DC/DC變換器軟開關(guān)條件研究[J];電力自動(dòng)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(dòng)態(tài)評(píng)述[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年08期

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2 馬召鼎;燃料電池用直流變換器的研究[D];重慶大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2593673