三端口變換器在越來越多的領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用,如光伏系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、汽車電子領(lǐng)域等,它通常用于連接電壓(流)源、蓄電池(儲能單元)與負(fù)載,并統(tǒng)一對功率進行管理。然而大多數(shù)三端口拓?fù)渫嬖陔娐方Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、沒有電池充電回路、效率低等缺點。另外,傳統(tǒng)的模擬電源通常使用過多的模擬器件,使系統(tǒng)的分散性大,穩(wěn)定性差,同時控制模式單一,設(shè)計也缺乏靈活性,不便于修改與調(diào)試。本文研究了一種新型的三端口變換器,提出了多模式、多頻率的控制策略與調(diào)制模式,通過數(shù)字控制的方式實現(xiàn)靈活的環(huán)路控制,解決了開關(guān)管控制邏輯復(fù)雜、環(huán)路的競爭嵌套的問題,從而實現(xiàn)能量在任意端口的任意流動與寬范圍的輸入/輸出電壓比。在此基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化占空比分布與控制環(huán)路,使模式切換更為平滑、穩(wěn)定。針對一般三端口變換器的缺點,本文對一種新型的三端口拓?fù)溥M行了研究,該拓?fù)洳粌H具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高的優(yōu)點,而且能夠?qū)崿F(xiàn)多個端口之間能量的任意流動,同時易于進行功率拓展。通過分階段討論變換器的工作狀態(tài),對變換器的工作原理進行研究,利用狀態(tài)空間法建立小信號模型,再將實際電路的參數(shù)帶入模型進行數(shù)值解分析,得到各個端口的輸出電壓到占空比的傳遞函數(shù),來進行穩(wěn)定性分析與補償器的設(shè)計。為了使控制更為靈活,應(yīng)用了數(shù)字控制的手段,并給出了13種運行模式所對應(yīng)的控制方式。通過對占空比分布進行仿真與分析,優(yōu)化了調(diào)制參數(shù)與控制環(huán)路,使模式切換更為平滑、穩(wěn)定。同時對軟開關(guān)的實現(xiàn)與模塊化架構(gòu)進行了討論。針對數(shù)字控制的關(guān)鍵問題進行了分析,包括極限環(huán)振蕩、A/D采樣誤差與內(nèi)在時間延遲等問題,并通過實驗對比了三種控制器離散方法的控制效果,選出了最優(yōu)的控制方式來對系統(tǒng)軟件進行設(shè)計。同時設(shè)計了數(shù)字軟啟動程序,在電路中未增加任何新元件的基礎(chǔ)上抑制了浪涌電流。搭建實物系統(tǒng)來進行調(diào)試與實驗,驗證變換器能實現(xiàn)寬范圍的輸入/輸出電壓比,能實現(xiàn)端口間任意方向的能量流動,通過模式切換實驗,驗證給出的控制策略的靈活性,并對比優(yōu)化前后的模式切換過程,驗證環(huán)路接管的有效性,最后進行輸出切載實驗,驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

圖 5-5 三端口變換器驅(qū)動電路原理圖實驗驗證為了驗證以上控制策略的分析，搭建了三端口變換器的硬件測平臺，6所示。其中，端口1接電源，端口2接恒流電子負(fù)載，端口三接電阻負(fù)控制依靠DSP28335實現(xiàn)。圖 5-6 三端口硬件測試平臺

5.3 實驗驗證為了驗證以上控制策略的分析，搭建了三端口變換器的硬件測平臺，如圖5-6所示。其中，端口1接電源，端口2接恒流電子負(fù)載，端口三接電阻負(fù)載，數(shù)字控制依靠DSP28335實現(xiàn)。圖 5-6 三端口硬件測試平臺表5-1給出了變換器運行的主要參數(shù)及指標(biāo)。表 5-1 電路參數(shù)與工作范圍參數(shù) 值端口1電壓 V110~80 V (Typically:30 V)端口2電壓 V210~80 V (Typically:48 V)端口3電壓 V310~80 V (Typically:24 V)開關(guān)頻率 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz端口2額定負(fù)載電流端口3電阻4 A額定負(fù)載10Ω端口3電阻功率二極管 Q10Ω1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6IRFP90N20D端口電容 C1，C2，C3470 μF電感 L1, L275 μH

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王愛玲;房亞民;馮晶;;基于DSP控制的數(shù)字開關(guān)電源綜述[J];通信電源技術(shù);2012年01期

2 張南山;;基于DSP的大功率數(shù)字電源產(chǎn)品化研究[J];電源世界;2008年02期

本文編號：2811561