三端口隔離型雙向直流/直流變換器的設計與控制
發(fā)布時間:2021-02-28 21:28
隨著人類社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對于能源的需求也不斷增加;與此同時,我們面臨的能源和環(huán)境問題日益突出。開發(fā)利用新能源可以有效解決能源危機,改善環(huán)境問題,近年來新能源發(fā)電技術飛速發(fā)展。但相比傳統(tǒng)能源,新能源發(fā)電具有波動性和隨機性。加入儲能裝置可以改善新能源發(fā)電的功率波動,一般需要多個直流變換器連接發(fā)電單元、儲能單元和直流母線。三端口隔離型雙向直流/直流變換器,通過一個三繞組變壓器連接多個直流源,結構緊湊、功率密度高。不需要外加電路,利用變壓器漏感和開關器件寄生電容即可實現(xiàn)開關器件的零電壓開關,減小了功率損耗。論文以三端口隔離型雙向直流/直流變換器為研究對象。本文首先在雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的基礎上,詳紙推導了三端口隔離型雙向直流/直流變換器的等效電路、功率方程和軟開關工作范圍,分析了變換器的18個工作模態(tài),并給出了相應的模態(tài)圖。介紹了三端口隔離型雙向直流/直流變換器的硬件平臺和軟件程序的設計,穩(wěn)態(tài)實驗驗證了軟硬件設計和移相控制策略的正確性,動態(tài)實驗表明設計的系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。然后采用連續(xù)和離散兩種不同的混沌調制策略與移相控制技術結合,應用于三端口隔離型雙向直流/直流變換器...
【文章來源】:東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:94 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景和意義
1.1.1 能源發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.2 儲能裝置
1.1.3 多端口直流變換器
1.2 兩端口雙向直流變換器的拓撲分類
1.2.1 兩端口非隔離型雙向直流變換器
1.2.2 兩端口隔離型雙向直流變換器
1.3 多端口直流變換器的拓撲分類
1.3.1 非隔離型多端口直流變換器
1.3.2 部分隔離型多端口直流變換器
1.3.3 完全隔離型多端口直流變換器
1.4 論文主要研究內(nèi)容
第二章 移相控制的三端口隔離型雙向直流變換器
2.1 引言
2.2 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的分析
2.2.1 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的換流分析
2.2.2 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的功率方程
2.3 三端口隔離型雙向直流變換器的分析
2.3.1 三端口隔離型雙向直流變換器的等效電路和功率方程
2.3.2 三端口隔離型雙向直流變換器的軟開關分析
2.3.3 三端口隔離型雙向直流變換器的模態(tài)分析
2.4 硬件電路設計
2.4.1 主電路設計
2.4.2 DSP控制電路設計
2.4.3 三繞組變壓器設計
2.4.4 采樣電路設計
2.4.5 驅動電路設計
2.5 系統(tǒng)軟件設計
2.5.1 主程序設計
2.5.2 中斷服務程序設計
2.6 仿真與實驗驗證
2.6.1 仿真驗證與分析
2.6.2 實驗驗證與分析
2.7 本章小結
第三章 移相混沌調制策略研究
3.1 引言
3.2 混沌調制技術
3.2.1 混沌調制技術的特點與分類
3.2.2 連續(xù)混沌調制技術
3.2.3 離散混沌調制技術
3.3 移相混沌調制的具體實現(xiàn)
3.3.1 移相混沌調制的控制策略
3.3.2 移相混沌調制的程序設計
3.4 仿真與實驗驗證
3.4.1 仿真驗證與分析
3.4.2 實驗驗證與分析
3.5 本章小結
第四章 解耦控制策略研究
4.1 引言
4.2 解耦控制的介紹與分類
4.3 基于小信號模型的解耦網(wǎng)絡設計
4.3.1 推導小信號模型
4.3.2 設計解耦網(wǎng)絡
4.4 仿真與實驗驗證
4.4.1 單位解耦矩陣的參數(shù)計算
4.4.2 仿真驗證與分析
4.4.3 實驗驗證與分析
4.5 本章小結
第五章 三端口隔離型雙向直流變換器的應用研究
5.1 引言
5.2 三端口隔離型雙向直流變換器的兩種典型應用
5.2.1 應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)
5.2.2 應用于電動汽車能量管理系統(tǒng)
5.3 軟開關運行分析
5.3.1 雙有源全橋雙向直流變換器的軟開關介紹
5.3.2 移相加占空比控制的軟開關分析
5.4 伏秒積相等的移相加占空比控制
5.4.1 伏秒積相等的實現(xiàn)
5.4.2 移相加占空比的控制策略
5.4.3 移相加占空比控制的系統(tǒng)建模
5.5 仿真與實驗驗證
5.5.1 仿真驗證與分析
5.5.2 實驗驗證與分析
5.6 本章小結
第六章 總結與展望
6.1 全文總結
6.2 課題展望
參考文獻
攻讀碩士研究生期間學術成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]微電網(wǎng)新能源波動分析與研究[J]. 曾建鑫. 能源與節(jié)能. 2013(11)
[2]并網(wǎng)風光發(fā)電中混合儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置[J]. 楊珺,張建成,桂勛. 電網(wǎng)技術. 2013(05)
[3]帶解耦控制的三輸入直流變換器建模及調節(jié)器設計[J]. 李艷,鄭瓊林,陳嘉垚,趙闖. 電工技術學報. 2013(04)
[4]幾類面向電網(wǎng)的儲能電池介紹[J]. 蔣凱,李浩秒,李威,程時杰. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[5]新能源發(fā)電串聯(lián)分布式高能效變換系統(tǒng)[J]. 吳紅飛,孫凱,邢巖. 中國電機工程學報. 2012(33)
[6]風電場復合儲能系統(tǒng)容量配置的優(yōu)化設計[J]. 張坤,毛承雄,謝俊文,陸繼明,王丹,曾杰,陳迅. 中國電機工程學報. 2012(25)
[7]獨立交流微網(wǎng)中電池儲能與柴油發(fā)電機的協(xié)調控制[J]. 郭力,富曉鵬,李霞林,王成山. 中國電機工程學報. 2012(25)
[8]我國新能源發(fā)電發(fā)展思路探析[J]. 張偉波,潘宇超,崔志強,張衛(wèi)東. 中國能源. 2012(04)
[9]新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質量的影響研究[J]. 呂志盛,閆立偉,羅艾青,王強鋼,周念成. 華東電力. 2012(02)
[10]一種新的多輸入全橋變換器[J]. 楊東升,阮新波,李艷,劉福鑫. 電工技術學報. 2011(08)
碩士論文
[1]PWM加移相控制雙有源全橋雙向DC-DC變換器的研究[D]. 楊敏.南京航空航天大學 2013
[2]多變量耦合系統(tǒng)的解耦控制設計和仿真[D]. 隆媛媛.廣西師范大學 2010
[3]用于混合儲能系統(tǒng)的三半橋隔離式雙向DC/DC變換器的研究[D]. 王成悅.合肥工業(yè)大學 2009
[4]多電平雙向Buck/Boost變換器的研究[D]. 劉震.北京理工大學 2008
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多變量解耦控制方法研究[D]. 李云飛.大連理工大學 2007
[6]Buck-Boost變換器的研究[D]. 李宇.南京航空航天大學 2006
本文編號:3056482
【文章來源】:東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:94 頁
【學位級別】:碩士
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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景和意義
1.1.1 能源發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.2 儲能裝置
1.1.3 多端口直流變換器
1.2 兩端口雙向直流變換器的拓撲分類
1.2.1 兩端口非隔離型雙向直流變換器
1.2.2 兩端口隔離型雙向直流變換器
1.3 多端口直流變換器的拓撲分類
1.3.1 非隔離型多端口直流變換器
1.3.2 部分隔離型多端口直流變換器
1.3.3 完全隔離型多端口直流變換器
1.4 論文主要研究內(nèi)容
第二章 移相控制的三端口隔離型雙向直流變換器
2.1 引言
2.2 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的分析
2.2.1 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的換流分析
2.2.2 雙有源全橋隔離型雙向直流變換器的功率方程
2.3 三端口隔離型雙向直流變換器的分析
2.3.1 三端口隔離型雙向直流變換器的等效電路和功率方程
2.3.2 三端口隔離型雙向直流變換器的軟開關分析
2.3.3 三端口隔離型雙向直流變換器的模態(tài)分析
2.4 硬件電路設計
2.4.1 主電路設計
2.4.2 DSP控制電路設計
2.4.3 三繞組變壓器設計
2.4.4 采樣電路設計
2.4.5 驅動電路設計
2.5 系統(tǒng)軟件設計
2.5.1 主程序設計
2.5.2 中斷服務程序設計
2.6 仿真與實驗驗證
2.6.1 仿真驗證與分析
2.6.2 實驗驗證與分析
2.7 本章小結
第三章 移相混沌調制策略研究
3.1 引言
3.2 混沌調制技術
3.2.1 混沌調制技術的特點與分類
3.2.2 連續(xù)混沌調制技術
3.2.3 離散混沌調制技術
3.3 移相混沌調制的具體實現(xiàn)
3.3.1 移相混沌調制的控制策略
3.3.2 移相混沌調制的程序設計
3.4 仿真與實驗驗證
3.4.1 仿真驗證與分析
3.4.2 實驗驗證與分析
3.5 本章小結
第四章 解耦控制策略研究
4.1 引言
4.2 解耦控制的介紹與分類
4.3 基于小信號模型的解耦網(wǎng)絡設計
4.3.1 推導小信號模型
4.3.2 設計解耦網(wǎng)絡
4.4 仿真與實驗驗證
4.4.1 單位解耦矩陣的參數(shù)計算
4.4.2 仿真驗證與分析
4.4.3 實驗驗證與分析
4.5 本章小結
第五章 三端口隔離型雙向直流變換器的應用研究
5.1 引言
5.2 三端口隔離型雙向直流變換器的兩種典型應用
5.2.1 應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)
5.2.2 應用于電動汽車能量管理系統(tǒng)
5.3 軟開關運行分析
5.3.1 雙有源全橋雙向直流變換器的軟開關介紹
5.3.2 移相加占空比控制的軟開關分析
5.4 伏秒積相等的移相加占空比控制
5.4.1 伏秒積相等的實現(xiàn)
5.4.2 移相加占空比的控制策略
5.4.3 移相加占空比控制的系統(tǒng)建模
5.5 仿真與實驗驗證
5.5.1 仿真驗證與分析
5.5.2 實驗驗證與分析
5.6 本章小結
第六章 總結與展望
6.1 全文總結
6.2 課題展望
參考文獻
攻讀碩士研究生期間學術成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]微電網(wǎng)新能源波動分析與研究[J]. 曾建鑫. 能源與節(jié)能. 2013(11)
[2]并網(wǎng)風光發(fā)電中混合儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化配置[J]. 楊珺,張建成,桂勛. 電網(wǎng)技術. 2013(05)
[3]帶解耦控制的三輸入直流變換器建模及調節(jié)器設計[J]. 李艷,鄭瓊林,陳嘉垚,趙闖. 電工技術學報. 2013(04)
[4]幾類面向電網(wǎng)的儲能電池介紹[J]. 蔣凱,李浩秒,李威,程時杰. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[5]新能源發(fā)電串聯(lián)分布式高能效變換系統(tǒng)[J]. 吳紅飛,孫凱,邢巖. 中國電機工程學報. 2012(33)
[6]風電場復合儲能系統(tǒng)容量配置的優(yōu)化設計[J]. 張坤,毛承雄,謝俊文,陸繼明,王丹,曾杰,陳迅. 中國電機工程學報. 2012(25)
[7]獨立交流微網(wǎng)中電池儲能與柴油發(fā)電機的協(xié)調控制[J]. 郭力,富曉鵬,李霞林,王成山. 中國電機工程學報. 2012(25)
[8]我國新能源發(fā)電發(fā)展思路探析[J]. 張偉波,潘宇超,崔志強,張衛(wèi)東. 中國能源. 2012(04)
[9]新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質量的影響研究[J]. 呂志盛,閆立偉,羅艾青,王強鋼,周念成. 華東電力. 2012(02)
[10]一種新的多輸入全橋變換器[J]. 楊東升,阮新波,李艷,劉福鑫. 電工技術學報. 2011(08)
碩士論文
[1]PWM加移相控制雙有源全橋雙向DC-DC變換器的研究[D]. 楊敏.南京航空航天大學 2013
[2]多變量耦合系統(tǒng)的解耦控制設計和仿真[D]. 隆媛媛.廣西師范大學 2010
[3]用于混合儲能系統(tǒng)的三半橋隔離式雙向DC/DC變換器的研究[D]. 王成悅.合肥工業(yè)大學 2009
[4]多電平雙向Buck/Boost變換器的研究[D]. 劉震.北京理工大學 2008
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多變量解耦控制方法研究[D]. 李云飛.大連理工大學 2007
[6]Buck-Boost變換器的研究[D]. 李宇.南京航空航天大學 2006
本文編號:3056482
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