交錯并聯(lián)型雙向DC-DC變換器的研究與設計.pdf

1、雙向 DC-DC變換器是微電網(wǎng)電力系統(tǒng)中儲能環(huán)節(jié)的重要組成部分，連接儲能設備和直流母線，負責電能存儲和釋放的雙向傳輸。雙向DC-DC的輸出特性和效率直接影響微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和使用壽命，同時與經(jīng)濟效益密切相關(guān)，因此研究雙向變換器的輸出特性和轉(zhuǎn)換效率具有很高的實用價值。傳統(tǒng)的變換器存在功率密度低、輸出紋波大等缺點，交錯并聯(lián)技術(shù)可以提高等效開關(guān)頻率，減小濾波參數(shù)從而能優(yōu)化輸出特性，提高功率密度，但是以往的論文缺少系統(tǒng)性的研究。本文基于交錯并聯(lián)

2、技術(shù)設計微電網(wǎng)中使用的雙向DC-DC變換器。主要研究內(nèi)容如下：
　　闡述了雙向全橋型變換器和交錯并聯(lián)型雙向變換器的工作模式和控制方法，對比分析了兩種拓撲使用在微電網(wǎng)中的優(yōu)勢和不足。在此基礎上提出了三相交錯并聯(lián)雙向DC-DC設計方案。
　　分析了交錯并聯(lián)拓撲的紋波特性，得出了不同相數(shù)下交錯并聯(lián)的紋波減小程度與變換器的占空比之間的曲線關(guān)系，指出在不同的電壓工作范圍情況下需選擇適當?shù)慕诲e相數(shù)。分析了交錯并聯(lián)的均流特性，得出各相的均

3、流主要受到占空比和電感寄生電阻參數(shù)影響。在此基礎上設計了雙向變換器的主電路參數(shù)。
　　研究了雙向 DC-DC的動態(tài)特性，運用狀態(tài)平均法對變換器建立了降壓和升壓電路的小信號模型，并利用小信號模型設計控制器。引入了MATLAB中SISO TOOL設計工具，設計出合理的PID參數(shù)，使其開環(huán)頻率特性具有適當?shù)南辔辉６群头翟６?，使變換器具有具有良好的動態(tài)特性。
　　設計了檢測與控制電路，包括信號采集、數(shù)字控制、驅(qū)動輸出、通信控制等部

4、分。分別對電路的各個部分進行了詳細的方案討論，分析每個模塊各種設計方案的優(yōu)缺點和適用范圍，選擇了合適的電路結(jié)構(gòu)。
　　分析了雙向變換器的控制策略，結(jié)合設計要求制作出一臺10kW的樣機。通過搭建模擬微電網(wǎng)的電路對樣機進行測試，得到的測試結(jié)果符合設計要求，驗證了理論分析的正確性。
　　綜上所述，本文分析交錯并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)的工作特性，以及小信號的環(huán)路特性，并設計了直流微電網(wǎng)中使用的雙向DC-DC樣機，為進一步提高雙向變換器的工作性能