【摘要】：由于太陽能無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,其對續(xù)航時間與里程越來越高的要求使得電源系統(tǒng)也要盡可能提高效率、降低質(zhì)量。而目前,隨著新型高效高增益變換器研究技術(shù)的出現(xiàn),研究該類變換器在太陽能無人機(jī)的能源系統(tǒng)中的應(yīng)用,對于滿足以上需求,具有重要的工程意義。首先,本文研究了新型耦合電感反接式高增益DC-DC變換器,闡述了其工作原理與工作特性。分析與計算結(jié)果表明了該高增益變換器具有降低匝比以提升電壓增益的“反比”特性,這助于減小磁性元件乃至整個硬件系統(tǒng)的體積。又設(shè)計了基于該變換器的最大功率跟蹤系統(tǒng)驗證其在具體應(yīng)用中的性能,在仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)了最大功率點追蹤,并通過具體的實驗驗證了該高增益變換器作為光伏電池接口變換器的實用性。其次提出了應(yīng)用于電池儲能系統(tǒng)的基于耦合電感的雙向高增益DC-DC變換器,該變換器可以以較低的匝比實現(xiàn)雙向高升/降壓增益,以減小電路體積,同時變換器中的開關(guān)管具有電壓應(yīng)力低的特性。通過引入同步整流技術(shù),實現(xiàn)了開關(guān)器件的零電壓開通,這有助于降低系統(tǒng)損耗。該設(shè)計方法拓寬了非隔離型雙向直流變換器的設(shè)計思路。而具體的理論分析與實驗也驗證了該變換器的特性,展現(xiàn)了其在電池儲能系統(tǒng)中的廣闊應(yīng)用前景。最后搭建了蓄電池充放電控制系統(tǒng)的仿真模型與實驗平臺,設(shè)計了合理的充放電控制算法。該系統(tǒng)的Simulink仿真實驗結(jié)果與實際的充放電控制實驗結(jié)果,表明了所設(shè)計的變換器可以較好的滿足對電池進(jìn)行充放電的任務(wù),同時也驗證了本文所設(shè)計的控制方法的適用性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文2.1 國外研究現(xiàn)狀美國是最早進(jìn)行該種新型無人機(jī)研究的國家。其研究的開始最早是在 197設(shè)計并試飛成功了世界上第一架太陽能飛機(jī)“Sunrise I”之后，又設(shè)計了下飄渺神鷹”太陽能飛機(jī)，隨后，更高性能的“飄渺信天翁”在幾年之內(nèi)出現(xiàn)為該系列改進(jìn)版的兩架太陽能飛機(jī)又于隨后的兩年內(nèi)相繼問世[6-8]。當(dāng)前，太陽能飛機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了將近五代，最近的四代早已問世，目前五代機(jī)也許久。最新的“太陽神”無人機(jī)已經(jīng)開始了在三萬米高空飛行數(shù)月的研究目其正在實施的“禿鷹”(Vulture)無人機(jī)研究資助計劃，也產(chǎn)生了像 “太陽鷹能無人機(jī)的優(yōu)秀方案，如圖 1-1 所示，其翼展超過百米，并使用了新穎的結(jié)，增加了飛機(jī)的可拆解性，并降低了機(jī)身質(zhì)量。其太陽能帆板的設(shè)計也增大可吸收的能量[9-10]。

a) “西風(fēng) 6”太陽能無人機(jī) b) “西風(fēng) 7”太陽能無人機(jī)圖 1-2 西風(fēng)太陽能無人機(jī)系列a) 陽光動力 2 號太陽能飛機(jī) b) 谷歌 SkyBender 項目太陽能飛機(jī)1-3 陽光動力 2 號太陽能飛機(jī)與 SkyBender 太陽能飛機(jī)2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國在太陽能無人機(jī)研究方面起步較晚，但是經(jīng)過十幾年的努力，也取得了的成就。目前已有的資料顯示，，我國第一個明確的太陽能無人機(jī)研究計劃“綠鋒”2002 年啟動于廣東。一年以后，太陽能無人機(jī) 1/2 比例的技術(shù)驗證機(jī)就成
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2672078