隨著不可再生能源存儲量急劇下降,燃料電池汽車領(lǐng)域受到了越來越廣泛的關(guān)注。但燃料電池輸出電壓波動大、電壓等級低,難以滿足燃料電池汽車對動力源的要求,因此,能夠?qū)崿F(xiàn)提升電壓等級、電壓解耦等功能的DC/DC變換器是系統(tǒng)中必要的部分。本文針對燃料電池汽車用DC/DC變換器高升壓比、高效率等要求,提出一種新型雙Boost升壓變換器拓撲結(jié)構(gòu),并將其與傳統(tǒng)Boost變換器、四相交錯式DC/DC變換器進行比較。此外,從該變換器的工作原理、電路模型及控制方法等幾方面進行相關(guān)的研究工作。首先,對現(xiàn)有變換器結(jié)構(gòu)進行分類匯總,具體分為隔離型和非隔離型結(jié)構(gòu),并將所提變換器從器件個數(shù)、選型、電壓應(yīng)力以及升壓比幾方面與幾種典型升壓變換器進行對比,在分析其工作原理的基礎(chǔ)上得出該變換器不同工作狀態(tài)下所對應(yīng)的的狀態(tài)方程。其次,根據(jù)狀態(tài)空間平均法建立變換器的小信號模型,對該模型進行拉氏變換得到傳遞函數(shù),設(shè)計基于輸出電壓單反饋、基于電感電流和輸出電壓雙反饋的閉環(huán)控制器。此外,針對燃料電池輸出特性軟的問題,設(shè)計一種針對輸入電壓波動的前饋-雙閉環(huán)控制器,旨在保證系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。再次,設(shè)計了新型雙Boost升壓變換器系統(tǒng)的硬件和... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

升壓比占空比的關(guān)系

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-28-第4章DC/DC變換器實驗樣機的搭建本章設(shè)計了新型雙Boost升壓變換器的功率模塊實驗樣機，該樣機包括DC/DC變換器主電路、驅(qū)動電路、電流檢測電路、電壓檢測電路及用來給各個芯片供電的輔助電源電路，并且對各個電路設(shè)計過程及所用芯片的選型進行了說明，該功率模塊樣機采用DSP為控制芯片，同時設(shè)計了基于DSP的PI控制程序。4.1硬件電路設(shè)計4.1.1功率模塊主電路設(shè)計根據(jù)新型雙Boost升壓變換器功率模塊的設(shè)計指標，每個MOEFET的平均電流為5A，最大耐壓值為60V，對電流及電壓應(yīng)力取2-3倍裕量，可知開關(guān)管的最大導(dǎo)通電流為15A，最大耐壓值為180V，因此，選用最大導(dǎo)通電流18A，最大耐壓值為200V的IRF640N為本文的開關(guān)管。柵極和源極兩端電壓波形如圖4-1所示。圖4-1GS兩端電壓波形Fig.4-1VoltagewaveformatbothendsofGS由式(3-15)可知，電感的計算值為0.35mH，根據(jù)功率模塊設(shè)計指標分析得到電流平均值為5A，因此本文選用鐵粉磁芯電感，其指標為：感值0.35mH、最大導(dǎo)通電流10A。由式(3-16)可知，電容計算值為35μF，根據(jù)功率模塊設(shè)計指標可知電容最小耐壓值為100V，考慮一定裕量后，其輸出電容選用一個容值為47μF的電解

第4章DC/DC變換器實驗樣機的搭建-29-電容，該電容的耐壓值為400V，完全能夠滿足本文設(shè)計功率模塊樣機的電壓應(yīng)力需求。根據(jù)功率模塊設(shè)計指標可知，在分析二極管截止時兩端的電壓值并考慮裕量后，選用指標為最大反向壓降600V、導(dǎo)通電流10A的DFE10I600PM作為功率模塊的二極管，其最大正向壓降為1.5V。圖4-2為本文設(shè)計的主電路。圖4-2試驗樣機主電路設(shè)計Fig.4-2Maincircuitdesignoftestprototype4.1.2控制器的選擇本文選用TMS320F28335的DSP為控制芯片，該芯片是TI公司最新推出的是一種32位浮點DSP，在電力電子控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，其主頻為150MHz，此外，其內(nèi)部包含的乘法器具有可以在一個指令周期內(nèi)完成兩次乘法運算的功能，達到了大幅度節(jié)運算所需時間的目的，這也正符合本文對控制器快速反應(yīng)的要求。此外，將TMS320F28335用作主控芯片還具有以下優(yōu)點：TMS320F28335中每個ePWM模塊中包含7個子模塊：時基模塊TB；計數(shù)比較模塊CC；動作模塊AQ；死區(qū)產(chǎn)生模塊DB；PWM斬波模塊PC；錯誤聯(lián)防模塊TZ；事件觸發(fā)模塊ET。TMS320F28335中包含多個通信接口，如I2C同步串口、增強型CAN通訊總線、SPI高速同步串口、SCI異步串口等，為該DSP控制芯片與其他控制器或者上位機之間的信息傳輸提供了方便高效的路徑，降低了設(shè)備之間連接的復(fù)雜程度。4.1.3輔助電路設(shè)計（1）驅(qū)動電路的設(shè)計。由于隔離驅(qū)動能夠有效的對DSP進行保護，因此，

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本文編號：3532003