高频隔离型半桥双向dcdc变换器的研究与实验验证

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1、宣妻京交万方数据硕士专业学位论文高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的研究与实验验证High-．FrequencyIsolatedBi--directionalHalf-BridgeDC／DCConverterandExperimentalValidation作者：齐大伟导师：吴俊勇教授北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书IIIIIIIIIIIIIlUllllIIIlU11[11IIIIIJY2734071本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通

2、大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：齐大伟导师躲么劈验≥签字日期：2口t'／-占月肜日签字日期：刎年占月(么日万方数据学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士专业学位论文高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的研究与实验验证High

3、—FrequencyIsolatedBi,directionalHalf-BridgeDC／DCConverterandExperimentalValidation作者姓名：齐大伟导师姓名：吴俊勇工程硕士专业领域：电气工程学号：12125871职称：教授学位级别：硕士北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师吴俊勇教授的悉心指导下完成的，吴俊勇教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来吴俊勇老师对我的关心和指导。郝亮亮老师悉心指导我们完成了实验室的

4、科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向郝亮亮老师表示衷心的谢意。熊飞博士、苗青师姐于我的科研实验工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，李林广、陈占锋、王晨、图尔荪、艾洪克等同学对我论文中双向直流变换器研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，对我读研的支持和理解，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。万方数据摘要石油、煤炭等传统资源的日益减少，促使我们使用更多的新能源。但是新能源发电的大量接入对电力系

5、统的稳定性和电能质量带来了空前挑战。储能技术的应用可以减小新能源发电接入对电力系统的影响，同时可以将乏锂电池应用到储能系统中实现锂电池的梯次化利用。作为锂电池储能系统的重要部分，双向直流变换器成为了研究重点。本文依托于北京市科技计划项目“光伏并网用统一功率控制装备及直流微网技术研究与示范应用(D1311004002013003)”。本文将高频隔离型半桥双向DC／DC变换器应用到锂电池储能系统中，通过移相控制实现电池的充放电。主要研究内容如下：首先对双向直流变换器的拓扑结构、建模方法、应用现状、控制技术

6、和软开关技术进行了分析和比较。结合课题实际需要，选择了高频隔离型半桥双向DC／DC变换器作为研究对象。详细介绍了高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的工作原理，对稳态输出特性进行了理论分析；根据实验室低压物理模型设计了主电路参数，对变换器在Boost和Buck模式下的稳态工况和进行仿真研究；推导了高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的软开关条件，并用仿真进行了验证。其次对高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的数学建模和控制系统进行了研究。推导了状态空间平均数学模型，并对其进行降阶和简化处理；建立了简化状态空

7、间平均数学模型和线性小信号模型，并且以该小信号模型为基础，构建了变换器电压闭环系统控制结构：通过波特图和单位冲击响应进行电压环控制系统的设计和优化；并且对高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的双向控制策略、移相角控制策略、占空比控制策略、控制模式进行了详细的研究。最后对高频隔离型半桥双向DC／DC变换器的控制系统、采样电路和驱动电路进行了详细设计。以TMS320F28335型DSP芯片为控制核心，设计了功率为700W的高频隔离型半桥双向DC／DC变换器实验样机，通过DSP实现了数字移相，并在样机上对其进

8、行了实验验证。实验结果证明了高频隔离型半桥双向DC／DC变换器拓扑具有良好的稳态工作特性，功率开关管能够实现软开关，也表明通过DSP软件编程实现数字移相的方法是完全可行的。上述工作为基于电池储能的组合级联式功率转换系统的进一步深入研究应用提供了技术基础。关键词：高频；隔离型半桥；双向DC／DC变换器；移相控制；占空比控制：软启动：储能万方数据ABSTRACT111eoil．coalandothertraditionalresourcesaledwindl